蒸煮液的浸透

出处：按学科分类—工业技术 轻工业出版社《制浆造纸手册第五分册酸法制浆》第206页（2513字）

蒸煮液中的SO₂和亚硫酸氢盐以不同的速度浸透到木材中去。但SO₂的浸透速度比亚硫酸氢盐快得多。

当浸透干木片时，在纤维的水分达到饱和点(～30%的水分)之前，只有水浸透到木片中去，而溶解在水中的物质停留在木片的表面。在纤维的水分达到饱和点后，因毛细管作用使水与其溶解物质一起浸透到木材中去。

在20℃时，亚硫酸氢盐浸透由水饱和的木片要比干木片快(表6－3－9)。

表6－3－920℃时蒸煮液浸透干木片和湿木片的情况

不同木材的浸透系数有很大差异，同一木材的心材和边材也有明显的差别。

不同木片水分和所需浸透时间的关系见图6－3－7。

图6－3－7 在80℃下完全浸透所需时间与木片水分的关系

木片中的空气是阻碍浸透的主要因素，可以用抽真空、汽蒸、液相变压(Vilamo法)、气相变压(Va-purge)，或者用气态SO₂或NH₃处理木片的方法来排除木片中的空气，以达到改善浸透的目的(表6－3－11～6－3－12)。

表6－3－10 各种木材的浸透系数

注：测出1厘米²断面的木材的空气流动阻力。并算出与其相同空气流动阻力的毛细孔的半径，其半径的4次方作为浸透系数。

表6－3－11 在温度105℃下盐基充分浸透木片所需的时间

注：酸液成分：T．A．4．5%和CaO1．0%，酸液温度105℃。木片水分20%，木片尺寸20×20×5毫米。

表6－3－12 不同木片预处理的效果

注：蒸煮液：T．A．7．0%，CaO1．0%，蒸煮时间约4．5小时。

排除木片中空气最有效的办法是：汽蒸木片到100℃，然后抽真空使木片内部所含水分剧烈沸腾。

提高温度能改善浸透(见表6－3－13)。但是在酸性亚硫酸盐蒸煮中，为了防止木素缩合，一般在蒸煮温度达到110～115℃之前，使足量的亚硫酸氢盐浸透到木片中去。如在较低温度下浸透木片，能够提高亚硫酸氢盐在木片中分布的均匀性(图6－3－8)。这是由于木素磺酸的生成速度随温度的升高而增加，而所生成的木素磺酸在木片外层阻碍了阳离子的分布。不同浸透温度与浸透时间的关系见图6－3－9。

表6－3－13 温度对亚硫酸氢盐浸透木片的影响

注：浸透条件：升温到105、110、115、120℃的时间均为2小时30分，在浸透温度下保持1小时30分；酸液成分：T．A．4．0%，CaO0．9%，木片水分24%。

图6－3－8 不同的酸液浓度和浸透温度下灰分的分布情况(按木片厚度)

图6－3－9 完全浸透所需时间与浸透温度的关系木片长30毫米，木片水分28～30%

在亚硫酸氢盐蒸煮中，由于蒸煮液的pH值较高，可避免木素缩合，因而可以在较高温度下进行渗透。

提高浸透压力有利于改善浸透，从而降低浆中粗纤维含量(图6－3－10)。

图6－3－10 浸透压力和预处理条件对浆中粗纤维含量的影响

1－抽真空加压10公斤／厘米² 2－汽蒸未加压 3－汽蒸加压6公斤／厘米² 4－汽蒸加压10公斤／厘米²

提高蒸煮酸中过剩游离酸的浓度能改善酸液对木片的浸透(表6－3－14、6－3－15)。

表6－3－14 蒸煮酸中游离酸的含量对浸透木片的影响

注：浸透条件：升温到105℃－21／2小时，在105℃保温11／2小时，木片水分18%。

表6－3－15 亚硫酸盐蒸煮时为保证充分煮透木片所需要的最少浸透时间

注：木片水分54%长15毫米

用钠盐基代替蒸煮液中的钙盐基时，由于钠离子比较活泼而使亚硫酸氢盐向木片内部的浸透速度加快，从而使蒸煮浆中的粗纤维量减少(图6－3－11)。

图6－3－11 在相同蒸煮程度下，钙盐基和钠盐基浆中粗纤维含量与浸透时间

的关系。

试验条件：80℃，木素含量6%

酸液沿木片长度(顺纤维方向)的浸透速度要较厚度方向快14～15倍，因而减少木片尺寸是改善浸透的一个有效途径。酸液浸透到木片中所需的最少时间与木片长度的关系如表6－3－16所示

表6－3－16 酸液浸透到木片中的最少时间与木片长度的关系

注：酸液成分：T．A．5．5% CaO1．1%；酸液温度110℃：木片水分54%