包裝印刷紙漿的洗滌、篩選和凈化第一節(jié)紙漿的洗滌與廢液的提取

一、概述

植物纖維原料經(jīng)過化學(xué)蒸煮以后,得到50%～85%的紙漿,有近15%～50%左右的物質(zhì)溶解于蒸煮液中,蒸煮終了排出的蒸煮液統(tǒng)稱廢液。

7/4/202327/4/202337/4/20234如果紙漿帶有超過一定量的廢液，給下一道工序帶來困難。①在篩選時(shí)有泡沫影響篩選質(zhì)量易糊網(wǎng)。②在漂白時(shí)，增加漂液量或降低白度。③在打漿施膠中多費(fèi)松香膠，抄成的紙發(fā)脆。④在紙機(jī)上難以上網(wǎng)，斷頭多，易形成紙病。⑤腐蝕設(shè)備和管道。

漿料的洗滌和蒸煮廢液的提取是原料成為紙漿后的第一道工序，這一個(gè)工序的主要任務(wù)是將紙漿和蒸煮廢液盡量分開。7/4/202357/4/20236

總之紙漿洗滌的目的：盡可能完全地分離出廢液，得到比較干凈的紙漿。廢液提取的目的是提取廢液，經(jīng)濟(jì)地回收蒸煮廢液。這兩個(gè)目的必須兼顧。要求：在洗滌及提取過程中要求在盡量滿足洗凈度下，少用洗滌水量，得到較高濃度和較高溫度的蒸煮廢液，以便于藥品的回收或綜合利用。7/4/20237（二）常用術(shù)語1．洗凈度：表示紙漿洗凈的程度。堿法漿有以下兩種表示方法：①以洗后漿中所帶的殘堿含量表示（Na2Og/lorNa2O公斤/噸風(fēng)干漿）。如木漿帶走殘堿含量<1kgNa2O/t風(fēng)干漿②以洗后漿所帶廢液中的殘堿量表示（Na2Og/lorNa2O公斤/噸風(fēng)干漿）。如木漿所帶廢液中要求殘堿量小于0.05g/l,草漿廢液中殘堿含量為0.25～0.5g/l。7/4/20238這兩種方法可以相互換算。7/4/202397/4/202310（三）測定方法

1、洗凈度（即洗滌殘堿）的測定

（1）原理：基于紙漿中色素變化終點(diǎn)的判斷采用中和法的原理。用BaCl2沉淀其碳酸鹽后用酚酞作指示及測定其有效堿的含量。反應(yīng)式如下：

Na2CO3+BaCl2＝2NaCl+BaCO3

NaOH+HCl==NaCl+H2O

Na2S+HCl==NaCl+NaHS

7/4/2023117/4/202312NHClVHCl×0.04殘堿（克/升）=×1000(以NaOH計(jì))100×50/500式中:0.04—與1ml1N標(biāo)準(zhǔn)鹽酸新相當(dāng)?shù)腘aOH的量（克）。7/4/2023132置換比7/4/2023143．稀釋因子（F）——稀釋度洗滌每噸風(fēng)干漿時(shí)用的洗滌水中，進(jìn)入所提取的廢液中的水量，以米3/噸風(fēng)干漿或公斤水/公斤風(fēng)干漿表示。代表了提取廢液的稀釋程度。近似計(jì)算時(shí)：以每公斤風(fēng)干漿為基準(zhǔn)F＝洗滌用水量－洗后紙漿含水量＝提取的廢液量－蒸煮后紙漿中的廢液量7/4/202315稀釋因子與紙漿的洗凈度及送去藥品回收的廢液濃度有密切關(guān)系，稀釋因子大紙漿洗凈度高，廢液濃度則降低。7/4/2023164洗滌損失洗滌過程的化學(xué)損失，一般用殘留在每噸絕干漿中的溶質(zhì)質(zhì)量表示，即kg溶質(zhì)/t絕干漿。F越大，洗滌完全，提取率高，洗滌損失小。7/4/2023177/4/2023187/4/2023195．洗滌效率、提取率

即提取出來可以利用的廢液中溶質(zhì)的數(shù)量和蒸煮后廢液中所有溶質(zhì)的數(shù)量之比。7/4/2023207/4/202321提取率是提取出來送蒸發(fā)的黑液中溶質(zhì)量對蒸煮后黑液中總?cè)苜|(zhì)量的百分比。7/4/2023227/4/202323冷卻30分鐘稱重后再烘1小時(shí)在稱重至恒重為止。（3）結(jié)果計(jì)算

烘前重－烘后重水分（克/升）=×1000

樣品（ml）

固形物（克/升）=1000－水分克/升（4）注意事項(xiàng)：a.

石英紗先需用6NHCl后用6NNaOH各煮沸1小時(shí)，洗凈干燥后備用b.

黑液濃度高于20%使用稱取樣品進(jìn)行測定，計(jì)算結(jié)果以（%）表示7/4/202324二、紙漿洗滌的原理、方式及影響因素

（一）洗滌原理未經(jīng)洗滌的紙漿中黑液存在的部位及形式：大部分是游離存在于纖維與纖維的流動(dòng)空間，一部分存在于纖維細(xì)胞腔內(nèi)少部分存在于纖維細(xì)胞壁的孔隙之中。7/4/2023257/4/2023267/4/202327紙漿的洗滌必須采用多種原理，主要是擴(kuò)散、過濾、擠壓等。這如同洗衣服一樣要經(jīng)過過濾、擴(kuò)散、擠壓等幾個(gè)過程才能洗干凈。某一種洗滌設(shè)備往往是以一種作用過程為主，其他作用為輔。：7/4/2023281.洗滌過程中的擴(kuò)散作用

濃度差是物質(zhì)進(jìn)行擴(kuò)散的推動(dòng)力。任何溶解物質(zhì)都有自行擴(kuò)散最后達(dá)到均勻溶液的趨勢。紙漿的擴(kuò)散洗滌即蒸煮后的紙漿要加水就是要依靠蒸煮廢液擴(kuò)散到清水的作用以降低纖維中蒸煮廢液的含量，存在于纖維與纖維之間的蒸煮廢液是容易擴(kuò)散的，存在于纖維壁與纖維細(xì)胞腔內(nèi)的廢液就不大容易擴(kuò)散。為了有效加速擴(kuò)散過程和迅速的替換洗液，故必須攪拌。7/4/2023297/4/2023307/4/202331擴(kuò)散速度與擴(kuò)散面積和纖維內(nèi)外黑液濃度差成正比，與漿層厚度成反比。為了加快速度則提高溫度，以提高對流速度，因此在黑液擴(kuò)散過程必須保持必要的溫度，使包含在纖維內(nèi)部的黑液擴(kuò)散到黑夜主體中，已達(dá)到比較好的洗滌效果。7/4/2023322.洗滌過程中的過濾作用

利用有許多微孔的介質(zhì)（漿層）將液體過濾出，首先將漿料稀釋到一定濃度，使其充分混合擴(kuò)散，在靠洗滌液的靜壓力（如洗滌池的液位，壓力洗漿機(jī)、真空洗漿機(jī)等的抽吸力）過濾脫水來達(dá)到過濾。通過介質(zhì)的液體稱濾液。7/4/202333

7/4/2023347/4/202335由以上公式可以看出①過濾的生產(chǎn)能力除了與過濾面積有關(guān)外還與壓力差有關(guān)，提高壓力差（如脫水機(jī)的壓力差，洗料池的水位）可加快過濾速度，但由于漿層為可壓縮體，壓力太高則η.d值下降會(huì)增加過濾阻力，因此壓力也不能太大。

②

提高漿料溫度濾液粘度減小從而降低過濾阻力，提高過濾速度，這就是最后一段加熱水的原因所在。

7/4/202336

3.洗滌過程中的擠壓作用漿料的洗滌和提取很多設(shè)備如螺旋擠漿機(jī)溝紋擠漿機(jī)和洗漿機(jī)上的壓輥利用機(jī)械的方法加大壓力可以將纖維間的蒸煮液擠壓出來。但當(dāng)增加壓力把漿料壓倒一定程度后由于纖維被壓縮則纖維間毛吸管變小，纖維間毛吸管壓力增加，當(dāng)外力大于毛吸管壓力之前可以分離出黑液，外壓與毛吸管壓力一旦平衡就壓不出黑液，因此存在于細(xì)胞腔內(nèi)和細(xì)胞壁內(nèi)的黑液單靠擠壓的方法是提取不完的，需要用擴(kuò)散的方法才能提取出來；7/4/2023374吸附作用有少量的蒸煮液與纖維中的分子結(jié)合是不能用水洗的辦法提取出來的，因此漿總要帶走一些廢液的，所以單靠擠壓方法不能洗滌徹底的，需要與擴(kuò)散過濾作用配合才能達(dá)到完全洗滌的目的。7/4/202338（二）影響洗滌的因素⒈漿種一般長纖維漿濾水性能好、易于洗滌，草漿濾水性能差、比較難于洗滌。根據(jù)原料的洗滌難易排列次序如下：稻草漿→麥草漿→蔗渣漿→荻葦漿→竹漿→木漿→棉漿原因：草類紙漿纖維中含雜細(xì)胞較多，雜細(xì)胞碎片致使草漿的孔隙度和疏松度極差，影響濾水；另外草漿中含半纖維素較多，容易水化，因而濾水性極差；由于草漿含硅量高，部分硅量沉積在濾網(wǎng)管道及設(shè)備上，在洗漿機(jī)的結(jié)垢中含71.2%總的灰分和28.8%有機(jī)物，因此影響洗滌。7/4/202339⒉紙漿硬度同一種原料蒸煮后硬度不同，其濾水性能也不同。漿的硬度高、粘度小，其開始濾水性能好，但最后洗凈度比較差。這是由于一部分廢液存在于纖維內(nèi)部，硬度高的漿料纖維破壞少，存在于纖維內(nèi)部的廢液主要是通過紋孔由細(xì)胞腔內(nèi)逐漸向外擴(kuò)散，近于在靜態(tài)下進(jìn)行，洗滌速度是很慢的。如果要求洗干凈則要很長的浸泡時(shí)間，因此紙漿硬度越高纖維表面損傷比較小，挺硬不柔軟纖維內(nèi)堿的擴(kuò)散阻力大，不易洗滌，漿中含堿就高些。7/4/2023403.蒸煮方法酸法與堿法比較，酸法漿濾水性能好，易于洗滌。因?yàn)椋核岱{比堿法漿對鎂鈉的吸附率低，酸法比堿法溶出的木素多，細(xì)胞壁的孔隙大，自酸法漿中出來的溶解成分的傳遞率比KP法要快。對草漿來講，中性鹽法較堿法漿容易洗滌。7/4/2023414．洗滌水溫度洗滌水溫對洗滌影響很大，水溫高粘度低，過濾阻力小，擴(kuò)散快，促進(jìn)洗滌置換作用。在較高的溫度下洗滌有利于黑液的提取。這主要是因?yàn)榻档蜐{料的粘度，相應(yīng)的提高蒸煮廢液的流動(dòng)性。①有利于減小纖維粘附的蒸煮廢液②其次是加快擴(kuò)散速度有利于分離包含在纖維內(nèi)部的廢液③是提高漿料的過濾速度，可以施加較大的擠壓和過濾壓力，因此應(yīng)當(dāng)盡量利用高溫洗滌的有利因素。7/4/2023426．真空度對洗滌的影響真空度是洗滌的重要影響因素之一，真空度大過濾速度快，漿層干度大，含堿量小。但真空度過大會(huì)影響溫度，且使?jié){料糊網(wǎng)，進(jìn)而影響過濾，因此一般速度都不超過300～350mmHg柱（40～46kPa）。7．洗滌水量與洗滌次數(shù)一般來說，每次洗滌水量愈多，漿洗的愈干凈，提取率愈高。8.其它方面原料長得較成熟的比較好洗，原料貯存時(shí)間長的比新貯存的好洗，新蒸煮的比貯存過的漿容易洗．7/4/202343（三）洗滌的方式洗滌方式可分為兩種：單段洗滌和多段洗滌單段洗滌是單純地用水置換蒸煮廢液而將廢水排出。這種洗滌方法用水量大，排出廢液濃度低，多不回收，直接排至下水道，因此污染大，但設(shè)備簡單。其圖示如下：

7/4/2023447/4/202345多段單向洗滌；每段都用新鮮洗滌水多段逆流洗滌，逆流洗滌與漿料多次逆向接觸而增加洗液濃度。其特點(diǎn)是用水量小、廢液具有最大的濃度，利于綜合利用及減少環(huán)境污染，但其設(shè)備比較復(fù)雜。洗滌圖示如下：7/4/202346

7/4/202347洗滌段數(shù)的確定洗后漿的質(zhì)量：殘堿少，段數(shù)多；漿的硬度和濾水性：硬漿段數(shù)多，草漿段數(shù)多；設(shè)備相同，漿種相同，產(chǎn)量高，段數(shù)多；廢液易起泡（針葉木），段數(shù)多；提取黑液濃，用水量少，段數(shù)多。但段數(shù)多，設(shè)備復(fù)雜，投資和運(yùn)行費(fèi)用高。目前較通用的做法：單機(jī)單段設(shè)備3～4段，一機(jī)多段設(shè)備4～6段。7/4/202348（一）間歇洗漿設(shè)備

1．利用蒸球作為第一段洗滌①蒸球帶壓排液②球內(nèi)加熱水洗滌2.洗漿池7/4/2023497/4/2023503.真空洗漿機(jī)要保證真空洗漿機(jī)連續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)必須注意以下幾點(diǎn)：①

噴放鍋要保持一定的漿位和穩(wěn)定的濃度；②控制黑液槽一定的液位，黑液槽的作用是貯備黑液并有一定的空間供黑液消泡

③掌握好洗鼓的轉(zhuǎn)速與進(jìn)漿濃度關(guān)系，洗漿機(jī)洗鼓轉(zhuǎn)速與進(jìn)漿濃度是影響洗漿機(jī)生產(chǎn)能力和洗滌效果的重要因素。④掌握適當(dāng)?shù)臐{位低漿位，慢轉(zhuǎn)速、高真空、均勻上漿真空7/4/202351原理圖及有關(guān)結(jié)構(gòu)

中間槽

流程

水腿

閥

不同閥位置1、27/4/202352氣液分離器與冷凝設(shè)備一.氣液分離器分離原理：①

氣液混合物進(jìn)入擴(kuò)大的空間使流速大大降低。②使流進(jìn)的液體向下折流以利用其重力與慣性③氣體與液體的比重不同，其出管分別設(shè)在容器的上下方④除氣體抽真空外，必須使液體暴露在真空中的液面面積盡量擴(kuò)大，多數(shù)采用向器壁或隔板上噴放液使之產(chǎn)生附加的液膜。7/4/202353二冷凝器冷凝器一般裝在流程的最高位置以便使冷凝后的排水靠水腿管落差分離，所以又稱高位冷凝器。冷凝器是為了高溫洗漿避免受濾液氣化而影響效率而設(shè)的。

7/4/2023545螺旋擠漿機(jī)螺旋擠漿機(jī)是利用機(jī)械壓力在高濃高壓下降漿料壓縮而脫水易達(dá)到提取蒸煮廢液的設(shè)備。工作原理與結(jié)構(gòu)螺旋擠漿機(jī)主要由外殼和螺旋頂頭、濾板等主要部分組成。螺旋擠漿的優(yōu)點(diǎn)：制造簡單，造價(jià)低，目前用于木漿尚可，用于草漿困難較多。

7/4/2023556雙輥溝紋擠漿機(jī)和小孔雙輥擠漿機(jī)

雙輥溝紋擠漿機(jī)、小孔雙輥溝紋擠漿機(jī)和螺旋擠漿機(jī)一樣都是利用機(jī)械擠壓作用使?jié){料脫水而增加濃度。流程抽提壓榨設(shè)備1、2、3、47/4/202356

7連續(xù)擴(kuò)散洗滌器

舊式的漿料洗滌設(shè)備除洗將池洗將機(jī)外就是間歇式的擴(kuò)散洗滌器（或稱置換洗滌器、浸出洗滌器）。由于洗滌時(shí)間長，逐漸為連續(xù)式洗滌設(shè)備所代替。連續(xù)擴(kuò)散洗滌洗滌器段面7/4/202357

8水平帶式洗漿機(jī)它是近年來我國試生產(chǎn)的一種是用于洗滌草類漿的洗滌設(shè)備。流程設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)：①

洗滌過程是水平式向前推移置換，洗滌紙漿節(jié)省動(dòng)力，沒有回漿及黑液倒流現(xiàn)象，洗滌面積可以充分利用，可按需要增加段數(shù)而不受限制。②根據(jù)洗滌質(zhì)量的要求只用一臺(tái)洗漿機(jī)將其分成若干逆流洗滌，即可代替其他洗漿機(jī)多臺(tái)串聯(lián)逆流洗滌占地少，設(shè)備簡單操作方便容易控制。7/4/202358③紙漿由于位槽靠位差流向網(wǎng)部，上漿濃度可根據(jù)漿種進(jìn)行調(diào)節(jié)，適應(yīng)范圍較大，不受圓形網(wǎng)籠上漿濃度的限制，也不會(huì)由于漿脫落而破壞真空度。

④用水量較小，可以提高黑液的濃度，減少蒸發(fā)汽量。⑤由于只有一次混合其余四段主要是置換洗滌，漿一次上網(wǎng)很快形成過濾層，提取的黑液含纖維量