化学怎样制浆？

木材经化学处理使纤维解离并漂白制成纸浆的过程。

化学制浆主要工序和方法

制浆包括备料、蒸煮、洗涤筛选、漂白等4个工序。为了制得适于不同性质和强度要求的纸浆，需要除去纸浆中杂质的程度也不同。化学浆以脱木质素为手段达到制浆和漂白的目的。

蒸煮

根据药液pH值的不同，可分为碱法（硫酸盐法、烧碱法、碱性亚硫酸盐法）、中性盐法和酸法（酸性亚硫酸钠法、亚硫酸氢盐法）。其中，硫酸盐法是制浆的主要方法，其次是酸性亚硫酸盐法。

硫酸盐法制浆

以氢氧化钠和硫化钠作蒸煮药剂的制浆方法。在碱回收过程中可用廉价的硫酸钠作为补充药剂。硫酸盐法的优点是：对原料的适应性强，纸浆强度比亚硫酸盐法高，可用来制造各种强韧纸和纸板及薄型纸；蒸煮周期短，药品回收率高，废液回收技术成熟。缺点是纸浆色深暗，难漂白，不透明性差，纸浆得率低。制浆过程如下：

影响蒸煮过程的参数包括木材品种、木片规格和质量、活性碱用量、药液浓度、硫化度、温度和蒸煮时间。这些参数之间相互影响，互相制约。

硫酸盐法适用于各种针、阔叶树材和竹材。针叶树材木质素含量高，木材结构较紧密；硬阔叶树材比重较大，其蒸煮条件和蒸煮结果差别很大。蒸煮用活性碱量随材种及纸浆用途而异。一般阔叶树材制化学浆用碱量为13～20%（以氧化钠计），针叶树材为18～28%。活性碱系指药液中的氢氧化钠和硫化钠，通常皆折合成氧化钠计。蒸煮用药液的活性碱浓度（克/升）是决定蒸煮速度的重要因素。用碱量一定时，药液浓度受液比控制。液比应根据蒸煮方式、原料种类、纸浆的质量要求和蒸汽质量而定，一般为1∶3～4。

硫化钠可以加速木质素结构单元间醚键的断裂，加快其溶出速度，缩短蒸煮时间，提高纸浆得率和纸浆质量。蒸煮液中硫化钠含量（占活性碱的百分数）以硫化度表示。

（以Na2O计）

一般针叶树材硫化度为25%左右，阔叶树材为20%左右。

提高蒸煮温度可以加快蒸煮速度，缩短蒸煮周期，在其他蒸煮条件相同时，蒸煮温度越高，蒸煮速度越快，但温度过高则使纸浆得率降低，纸浆强度下降。木材蒸煮温度一般在170℃左右。蒸煮时间由升温时间和保温时间构成。升温时间长短与药液渗透有关，一般为1.5～2.5小时。在最高温度下的保温时间，与原料种类、用碱量、硫化度、碱浓度、蒸煮最高温度及纸浆种类有关。蒸煮温度与时间可用参数——H-因子来表示。H-因子是蒸煮相对反应速度常数对蒸煮时间的积分面积。其他蒸煮条件相同时，只要H-因子相同，则可得到相同木质素含量和得率的纸浆。蒸煮中常用H-因子来控制蒸煮终点。

蒸煮后的浆料，经黑液提取设备（常用真空洗浆系统）提取黑液。然后在多效真空蒸发器及直接蒸发器中将黑液蒸发至浓度为50～60%。浓缩黑液与芒硝混合，喷射至碱回收炉中燃烧，芒硝被还原为硫化钠。熔融物由炉底流出，其成分为碳酸钠和硫化钠，溶于水中称为绿液。碱回收炉燃烧产生的热量，由蒸汽锅炉回收。澄清后的绿液用石灰乳苛化，将碳酸钠转变为氢氧化钠，将生成的碳酸钙（白泥）沉淀后则得到白液（氢氧化钠和硫化钠），用于蒸煮。

亚硫酸盐法制浆

以亚硫酸氢盐和亚硫酸作蒸煮药剂的制浆方法。根据蒸煮液pH值不同，可分为酸性亚硫酸盐法、亚硫酸氢盐法、中性亚硫酸盐法和碱性亚硫酸盐法。狭义的亚硫酸盐法是指酸性亚硫酸盐法。

酸性亚硫酸盐法制得的纸浆色浅，易漂白，浆得率较高。针叶树材亚硫酸废液可以制造酒精、酵母、香兰素及其他粘合剂、水泥减水剂、石油钻井用泥浆减粘剂等。但对原料的适应性差，蒸煮时间长，需要耐酸设备；废液回收困难，污染问题不易解决。此法逐渐被硫酸盐法取代。采用可溶性盐基（如镁、铵、钠等）代替钙基解决废液回收问题；采用多级蒸煮以扩大原料品种的使用范围。酸性亚硫酸盐法制浆过程如下：

用亚硫酸与亚硫酸氢盐组成蒸煮液。其组成以总二氧化硫和化合二氧化硫及游离二氧化硫表示。药液向木片内部渗透，是亚硫酸盐蒸煮的重要过程，渗透温度为110℃左右。药液渗透不足，木片在蒸煮温度下将造成“黑煮”。影响蒸煮过程的因素，除药液浸透外，还有蒸煮温度、蒸煮液的浓度与组成、pH值、蒸煮剂盐基种类、蒸煮时间等。木材酸性亚硫酸盐蒸煮温度为140～150℃。

碱性亚硫酸盐法制浆

一种新的制浆法。蒸煮药剂用NaOH和Na2SO3，药液pH值为10～13。此法具有对原料适应性强、纸浆得率高、漂白性能好、未漂浆色浅、纸张强度好等优点。

用碱性亚硫酸盐法蒸煮松木时，总药品用量为17～21%（以Na2O计），亚硫酸化度80%（计算方法类同于硫酸盐法中硫化度的计算），蒸煮温度为175℃，蒸煮时间180分钟。在相同脱木质素率情况下纸浆得率比硫酸盐法高6～12%，打浆性能好，可节约打浆能耗50～70%。纸浆强度除撕裂度较硫酸盐浆稍低外，其他强度均与硫酸盐浆相似。该法的主要缺点是废液回收比较困难。

纸浆漂白

纸浆颜色主要是由于浆中有木质素存在。漂白过程主要是除去浆中的有色物质，消除其发色基团。漂白方法分两类：①以氧化性漂白剂破坏纸浆中的残余木质素，达到提高纸浆白度的目的，称脱木质素漂白，多用于化学浆；②以药剂改变有色物质发色基团的结构，使其脱色，称为保留木质素漂白，多用于高得率浆。

化学木浆的漂白采用多段漂白法，优点是漂白剂的消耗量少，白度高，对纤维强度的损伤小。最简单的多段漂白由氯化（C）、碱处理（E）、次氯酸盐漂白（H）等3段组成。随着漂白技术的发展，新漂白剂的出现，如，二氧化氯（D），过氧化氢（P），漂白段数有的已达到7～8段，其中包括多次氯化与碱处理，以及多种漂白剂的使用，如C—E—H—D—E—D等，使纸浆具有较高的稳定白度（90°以上）。纸浆氯化的目的是脱除浆中的残余木质素，为后阶段的漂白打下基础。浆料在浆氯混合器中直接与氯气混合，进行反应。硫酸盐纸浆，氯化耗氯量约为总耗氯量的60～70%，浆浓度为3%，在常温下反应时间1小时，最终pH值为2。氯化后的木质素，一部分溶于氯化阶段的水中，一部分则需溶于碱介质中。因此，氯化以后需设碱处理阶段。碱处理时纸浆浓度为10%，pH值在9～10以上，温度为60～70℃，时间约1～2小时。纸浆漂白使用的漂白剂有次氯酸盐和二氧化氯。①次氯酸盐：是最早使用的漂白剂。利用次氯酸盐的氧化作用，除去纸浆中的木质素和有色物质。漂白过程中，纤维素和半纤维素同时受到氧化作用，使纸浆的物理强度下降，并使纸浆返色。通过对pH值、温度、浆浓度、用氯量的控制，达到提高纸浆白度并尽量减少纤维素损伤的目的。提高漂白温度可以加快漂白过程，但会增加纤维素的氧化破坏，因此漂白温度不宜超过40℃。pH值是影响漂白过程的最重要因素，漂液的pH值不同，其组成与性质也不同，pH值9以上时，漂白剂以次氯酸盐为主；pH值4以下时，以氯为主；pH值4～6.5时，以次氯酸为主。不同的漂白液组成有不同的氧化电势，其中以次氯酸的氧化电势为最高，因此在pH 5～7范围内漂白时，纤维素受到降解破坏最严重，纸浆得率和强度下降，而且漂白浆易返黄。在碱性条件下漂白时，氧化电势最小，对纤维素损伤最少。漂白时宜用碱调节pH值，使其漂白终点控制在8.0～8.5。pH值过高，漂白速度减慢，但白度较稳定。②二氧化氯：是一种优良的纸浆漂剂。其水溶液是一种强氧化剂，与木质素的选择性反应能力强，使纤维和半纤维素破坏较少。特别在酸性介质中，二氧化氯几乎不与碳水化合物反应。二氧化氯漂白可在不降低或少降低纤维强度和得率条件下，使纸浆获得高白度。二氧化氯漂白条件为：pH值3.5～6.0，温度为60～80℃。在纸浆氯化阶段加入少量二氧化氯，可以提高氯化效果，减少氯化废水中毒性有机氯含量。

化学制浆技术改进

由于化学制浆主要技术问题，一是提高纸浆得率以节约木材，二是研究无污染或少污染的制浆方法。为此开发了改良硫酸盐法的技术，主要是：①在硫酸盐蒸煮液中添加0.03～0.1%（对绝干木材）蒽醌，可提高纸浆得率2%左右，并降低用碱量或缩短蒸煮时间。此法已在硫酸盐浆厂普遍推广。目前正在研究用蒽醌代替全部硫化钠（即烧碱—蒽醌法），以减轻和消除硫酸盐浆厂排出恶臭气体对大气的污染。②用多硫化钠蒸煮，减少碳水化合物在碱蒸煮时的剥皮反应，提高碱法蒸煮浆的得率。该法一般可使针叶树材浆得率比硫酸盐法提高8%，阔叶树材提高3%。由于多硫化钠的腐蚀性及臭气问题，尚未大量推广使用。③气相蒸煮。办法是先使木片在0.0196～0.196兆帕压力下汽蒸3～6分钟，然后在蒸煮药液中充分渗透，再在气相条件下，在160～170℃蒸煮20～40分钟。其特点是碱消耗量少，浆料易漂白、易打浆，纸浆得率比普通硫酸盐法稍高，浆的质量也较好。④为了降低漂白废水中毒性有机氯含量，20世纪70年代后期提出了改良硫酸盐法（深度脱木质素法）。采用两段蒸煮的方式，第一段送入的碱液浓度较常规法低，第二段用蒸煮液较常规碱浓度高，硫化钠主要在第一段蒸煮液中送入。这种方法可在保持纤维粘度的条件下，使纸浆卡伯值由常规法的30～32降至25，从而使漂白用氯量及漂白废水中的有机氯含量降低20%。此法已在工业中推广使用。此外，80年代以来节能蒸煮法也在工业中推广，该法系用纸浆洗涤水将蒸煮后锅内的热黑液置换出并回收利用，可以节约蒸煮用汽60～65%，并缩短蒸煮时间，提高纸浆强度。

采用可溶性盐基和多级蒸煮技术，可以扩大亚硫酸盐蒸煮对原料的适应范围和减轻污染。亚硫酸的铵、钠、镁盐比传统的钙盐溶解度高，根据纸种的要求，选定药液的pH值以控制纸浆中的半纤维素含量，改善纸浆的物理、化学性能。并可采用盐基回收技术，以减轻对环境的污染。世界各国采用铵盐基酸性亚硫酸盐法蒸煮木浆较多。此法对原料的适应性强，纸浆得率高，废液可以直接用作农肥。亚硫酸盐法多级蒸煮可以提高纸浆得率，已工业化的有斯托拉（Stora）法和西沃拉（Sivola）法。

纸浆漂白技术向少污染、高白度、高强度及高得率浆漂白技术方向发展。如采用无氯漂剂（氧气、过氧化氢、臭氧等）以减少污染，以氧气漂白为主的无氯漂白技术已被广泛采用。氧漂作为漂白阶段以代替氯化阶段，可以消除有毒的氯化废水，或在常规的碱处理段通入氧气，以提高碱处理段的脱除木质素的能力。现代的两段制浆方法，把氧脱木质素作为制浆过程的一个阶段，以提高纸浆得率。即用碱蒸煮方法制出木质素含量的较高的浆料（卡伯值为30～50），用氧脱木质素至卡伯值10～12。由于氧漂的选择性脱木质素能力较碱蒸煮强，故可使浆得率提高5%左右，氧漂后的浆料再用二氧化氯漂白，可使白度达到85度以上。此法特别适用于阔叶树材制浆。

黄希坝（1921～ ）

中国现代林产化学工业专家、林业教育家。广西壮族自治区北流县人，生于1921年11月2日。1944年毕业于广西大学化学系。1945年任广西工业试验所技士。1946年赴美国华盛顿大学化工系、林产系学习，1949年获科学硕士学位，后留该校工作，继而在普吉生纸浆与木材公司任化学师。1951年回国。历任武汉大学、华中农学院、南京林学院（现称南京林业大学）副教授、教授；1959～1984年兼南京林学院林产化学工程系副主任、主任。还担任过中国林学会第四届理事，中国林产化学化工学会第一、二届副理事长，江苏省轻工协会第一届副理事长和日用化学学会理事长，全国林产化工教材委员会主任委员，国务院学位委员会第一、二届学科评议组成员。

黄希坝在南京林学院任教期间曾进行多项科学研究，其中《油茶壳水解制糠醛的研究》获江苏省1978年科学大会奖，《马来松香的研制及其用作造纸施胶剂》与《马来酸松香的研制与应用》获国家科学进步三等奖，《除草剂镇草宁中试》1984年获林业部科技成果一等奖。发表林产化学工业论文20余篇，并主译《树木提炼物工艺学》，主编《植物水解工艺学》、《英汉化学化工词汇补编（林产化学部分）》。

活化炉

见活性炭。

制浆段：原料选择→蒸煮分离纤维→洗涤→漂白→洗涤筛选→浓缩或抄成浆片→储存备用抄纸段：散浆→除杂质→精浆→打浆→配制各种添加剂→纸料的混合→纸料的流送→头箱→网部→压榨部→干燥部→表面施胶→干燥→压光→卷取成纸涂布段：涂布原纸→涂布机涂布→干燥→卷取→再卷→超级压光加工段：复卷→裁切平板（或卷筒）→分选包装→入库结束现代的造纸程序可分为制浆、调制、抄造、加工等主要步骤1.制浆的过程制浆为造纸的第一步，一般将木材转变成纸浆的方法有机械制浆法、化学制浆法和半化学制浆法等三种。2.调制过程纸料的调制为造纸的另一重点，纸张完成后的强度、色调、印刷性的优劣、纸张保存期限的长短直接与它有关。一般常见的调制过程大致可分为以下三步骤：a.散浆b.打浆c.加胶与充填3.抄造过程抄纸部门的主要工作为将稀的纸料，使其均匀的交织和脱水，再经干燥、压光、卷纸、裁切、选别、包装，故一般常见之流程如下：a.纸料的筛选将调制过的纸料再稀释成较低的浓度，并借着筛选设备，再次的筛除杂物及未解离纤维束，以保持品质及保护设备。b.网部使纸料从头箱流出在循环的铜丝网或塑料网上并均匀的分布和交织。c.压榨部将网面移开的湿纸引到一附有毛布的二个滚辘间，藉滚辘的压挤和毛布的吸水作用，将湿纸作进一步的脱水，并使纸质较紧密，以改善纸面，增加强度。d.压光由于经过压榨后的湿纸，其含水量仍高达52－70%，此时已无法再利用机械力来压除水分，故改让湿纸经过许多个内通热蒸气的圆筒表面使纸干燥。e．卷纸由于经过压榨后的湿纸，其含水量仍高达52－70%，此时已无法再利用机械力来压除水分，故改让湿纸经过许多个内通热蒸气的圆筒表面使纸干燥。g.裁切、选别包装：取前面已卷成筒状的纸卷多支，用裁纸机裁成一张张的纸，再经人工或机械的选别，剔除有破损或污点的纸张，最后将每五百张包成一包（通常叫做一令）。

造纸的工艺流程由如下几个主要环节组成： 制浆段：原料选择→蒸煮分离纤维→洗涤→漂白→洗涤筛选→浓缩或抄成浆片→储存备用 抄纸段：散浆→除杂质→精浆→打浆→配制各种添加剂→纸料的混合→纸料的流送→头箱→网部→压榨部→干燥部→表面施胶→干燥→压光→卷取成纸 涂布段：涂布原纸→涂布机涂布→干燥→卷取→再卷→超级压光 加工段：复卷→裁切平板（或卷筒）→分选包装→入库结束。主要设备包括：

1、碎浆机

2、推进器

3、振动筛

4、漂洗机

5、细磨机

6、搅拌机

7、卫生纸复卷打孔机

8、切纸机

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