|
近幾年，造紙工業中紙漿漂白引起的有機氯化物對環境的影響問題，促進了環境友好型漂白技術的發展。
在全無氯漂白（TCF）和無元素氯漂白（ECF）中，過氧化氫是關鍵的化學藥品。
多數H2O2漂白被用于機械漿或半化學機械漿保留木素式的漂白，其中H2O2被用來除去木素結構中的發色基團。
2O2漂白系統中的主要反應為向H2O2中加入堿后過氧氫根陰離子的形成。紙漿的漂白效果很大程度上取決于過氧氫根陰離子。另外，H2O2的分解引起的其它反應也會影響漂白效果。
由于在漂白化學助劑、過程水以及未漂漿中存在錳、鐵以及銅等過渡金屬離子，因此控制由過渡金屬離子引起的H2O2分解顯得尤為重要。在機械制漿中，為了達到漂白的目的以獲取最高濃度的過氧氫根離子而除去發色基團，需要減少過渡金屬離子的數量。在化學漿中，部分H2O2分解對于脫木素來說是必要的。
除去發色基團的反應所消耗的H2O2只是所消耗的總的H2O2的一部分，大部分H2O2被過渡金屬離子無效分解了。傳統的漂白工藝采用溫和的堿性條件來控制H2O2的分解，利用加入鎂鹽和硅酸鹽來穩定過氧化氫，或者通過預先進行酸洗或添加螯合劑來除去過渡金屬離子。由于不同的過渡金屬離子導致H2O2分解的機理不同，因此利用H2O2漂白時必須考慮過渡金屬離子的濃度。
含有紙漿的H2O2溶液與不含有紙漿的H2O2溶液相比，其分解機理是不同的。過渡金屬離子與H2O2反應的方式很大程度上取決于所處的化學環境，而這環境可能會被穩定劑以許多不同的方式所改變。一定情況下，穩定劑能夠減緩或者阻止過渡金屬離子與H2O2的反應。但是，它們也能夠促進這種反應從而加速H2O2的分解。
鎂鹽作為穩定劑
在H2O2溶液中，少量的鎂鹽就能幾乎完全阻止分解反應的進行。許多研究報道了鎂離子在過渡金屬離子引起的H2O2分解反應中所表現出的穩定或失穩機理。已經發現，鎂離子能夠抑制鐵離子和銅離子的催化作用，但卻能激活錳離子的催化作用。可是，當H2O2溶液中含有紙漿時，鎂離子甚至也能使錳離子失活。
鎂離子通過捕獲過氧陰離子自由基來穩定堿性H2O2溶液，進而來打斷自由基鏈的分解反應。鎂離子和過渡金屬離子一起，利用過氧自由基和Mg（II）結合形成的MgO2，通過干擾自由基來穩定分解反應。
由于鐵離子能夠產生自由基，因此上述理論適合鐵離子存在的情況下；鎂離子和金屬離子之間的直接作用是鎂離子起到穩定H2O2的主要原因。最好的方法是在加入堿和H2O2之前向紙漿中加入鎂離子，這樣可以減少不具有穩定劑作用的氫氧化鎂的形成。而具有活性的穩定劑是一種鎂的有機金屬復合物。該復合物可以在鎂離子和漂白反應的有機副產物之間形成，鎂離子與紙漿或螯合物DTPA的復合物比氫氧化鎂更能有效降低H2O2分解速率。
硅酸鹽作為穩定劑
在H2O2漂白中，硅酸鈉具有有益的影響�？墒牵木唧w作用和作用機理還不確定。硅酸鹽的主要作用是使得過渡金屬離子失活，從而降低它們對H2O2分解的催化活性。通過形成硅酸錳可以使錳離子失活。
在pH<11時，鐵離子和錳離子存在的情況下，硅酸鈉作為穩定劑具有很好的作用。但是，當銅離子存在時，卻起到催化分解的作用。H2O2漂白時，硅酸鹽也可以作為緩沖劑。鎂離子存在時，硅酸鹽以鎂、鐵(錳)的硅酸鹽形式作為穩定劑存在。
一般來說，從固態溶液的概念出發來解釋，固態硅酸鹽能夠快速地沉淀從而起到穩定作用。當硅酸鹽與鈣離子和鎂離子接觸時就會發生沉淀。而硅酸鹽更易與鎂離子作用。當鎂離子的比例大于鈣離子的比例時，會產生少量的沉淀。這是由于鎂離子的沉淀不如鈣離子的沉淀更具有黏性。
然而，在漂白過程中產生硅酸鹽沉淀仍然是一個問題。另一方面，在漂白過程中采用Mg（OH）2可以提高硅酸鹽作為穩定劑的效果。
|
