盡管與ECF相比,TCF法漂白漿在所有的漂白漿中所占的份額十分有限,但在某些漿種(如熱磨機(jī)械漿、特殊用途的稻麥草漿)中,TCF漂白仍然倍受推崇。在TCF漂白中,氧脫木素和H2O2漂白是最常用的兩種方法。眾所周知,H2O2漂白效率有限,如何提高H2O2漂白效率一直是紙漿漂白研究的熱點(diǎn),而使用活化劑是改善漂白效率的有效途徑之一。目前很多活化劑的使用已經(jīng)開始在工廠推廣,但由于一些實(shí)際問題(如效果、價格、使用方便程度
等)限制了活化劑的發(fā)展。
活化劑現(xiàn)有的種類大致有如下幾種:(1)酰胺類;(2)氰胺類;(3)雜菲類;(4)合成含乙酰基類化合物;(5)雜多酸類。前4類多在堿性條件下促使H2O2反應(yīng),而雜多酸類多在酸性條件下反應(yīng)。從原理上講,酰胺類代表物質(zhì)如TAED(四乙酰乙二胺)、乙酰胺等,和合成的含乙酰基的化合物的作用原理極為相似。
酰胺類在堿性條件下發(fā)生以下反應(yīng)[1,2]:
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常情況下,反應(yīng)隨著過氧乙酸(PAA)形成的速度和量的多少決定了反應(yīng)的快慢和進(jìn)行的程度[3,4]。王振等[5]在用TAED作活化劑時加入醋酸酐能加強(qiáng)漂白的效果,也是因?yàn)榇姿狒茉黾舆^氧乙酸的形成。過氧乙酸的氧化電位比H2O2強(qiáng),為0.986V[6];過氧乙酸的親核性和親電性都比H2O2強(qiáng),因此是比H2O2更為有效的漂白劑[7]。
氰胺類的活化原理[8]:
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過氧羧基亞胺酸(peroxycarbonimidic)被證實(shí)具有比H2O2強(qiáng)的氧化能力。雜菲類活化H2O2漂白的原理目前還不清楚,但代表物質(zhì)1-10菲啰啉的研究已經(jīng)很多。雜多酸類[9],如磷鉬釩酸、鉬酸銨和KMnO4等都是利用了金屬離子在酸性環(huán)境下的氧化作用來強(qiáng)化H2O2漂白,比如釩的VO2+離子,錳的Mn7+離子,還有鉬的如下反應(yīng)等。本文僅對堿性條件下的幾種活化劑進(jìn)行了討論。
乙酰胺作為酰胺類的H2O2漂白活化劑有這樣幾個特點(diǎn):(1)同等質(zhì)量下能分解出較多乙酰基。59g乙酰胺能分解1mol乙酰基,57g TAED分解1mol乙酰基,兩者比相應(yīng)的其他活劑同等質(zhì)量下能產(chǎn)生較多的乙酰基,而產(chǎn)生較多的乙酰基意味著生成較多的過氧乙酸,因此,乙酰胺具有較好的活化能力。(2)乙酰胺在水中的溶解度高達(dá)2 000g·L-(20℃),而TAED只是微溶于水,如果使用前配成水溶液TAED會大量地漂浮于液面,不利于混合。其他合成的活化劑在溶解性上同樣存在類似的問題。
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