以活性炭為催化劑處理制漿白液氧化反應
    把牛皮紙漿煮白液的硫化鈉氧化成多硫化合物的白液氧化工藝中，使用活性炭作為催化劑，這種白液氧化工藝已在日本的7座工廠進行了工業(yè)性應用，獲得了很好的應用效果。
    多硫化合物是白液中氧化羰基的有代表性的化合物之一，在白液中以多硫化鈉（Na2Sx，x=2~5）的形態(tài)存在。
    白液氧化工藝是把白液中的硫化鈉氧化成多硫化合物的工藝，白液用過濾器除去所含有的以碳酸鈣為主要成分的懸濁固體物質以后，進入反應器中，用活性炭作催化劑（以下簡稱催化劑），由空氣進行氧化，生成多硫化合物。反應以后，在反應器下部進行氣液分離，多硫化合物蒸煮液經(jīng)緩沖槽供給蒸煮工藝。另一方面，空氣用除霧器除去堿霧以后，排入大氣中。含有多硫化合物的蒸煮液呈赤橙色，因此也叫做橙液。
    硫化鈉的氧化反應為伴有電子得失的逐級反應：
          Na₂S→Na₂Sx（x=2）→Na₂S₂O₃    （1）
          4Na₂S+O₂+2H₂O→2Na₂S₂+4NaOH    （2）
          2Na₂S₂+3O₂→2Na₂S₂O₃           （3）
    以上反應中，有催化劑存在時，式（2）是主反應；無催化劑存在時，式（3）為主反應，不生成多硫化合物。其反應原理可用氣（空氣）、液（白液）、固（催化劑）的反應模型表示。
    多硫化合物Na₂Sx以氧化反應中間產(chǎn)物的形態(tài)獲得。進一步進行氧化時，生成的多硫化合物變成硫代硫酸鈉。氧化時，當氧分壓高時，由于式子（1）的反應，Na₂Sx的濃度下降。因此，氧化反應用空氣作為氧化劑，在常壓下以氣液并流的方式進行。
    硫化鈉的氧化率與各成分濃度之間的關系。為了抑制硫代硫酸鈉的生產(chǎn)，提高蒸煮中有效多硫化合物的濃度，必須把硫化鈉的氧化率控制在50%~70%之間。氧化率作為液體的空間速度（LHSV）、氣液比（G/L）以及反應溫度（T）的函數(shù)，可以用下式表示：
            氧化率=k（LHSV）（G/L）
    在實際操作中，液體的空間速度與反應溫度是由工藝條件決定的。因襲，氧化的控制主要由調節(jié)G/L的單位為空氣（N㎥）/白液（㎥）。氧化率在LHSV相同時，隨著G/L的增加而上升。
    在白液的氧化反應中，活性炭的比表面積、比孔容積、孔徑分布等對其催化活性均有影響。在硫化鈉氧化反應中，起重要作用的催化劑活性不受活性炭本身所具有的2nm附近的孔隙所支配，而與對反應成分擴散影響較小的10nm以上的比較大的孔隙有密切關系。
    經(jīng)氧化處理后，過濾器中會有固體懸濁物質附著在催化劑的表面上，白液的氧化率便隨著運轉時間的增加而逐漸下降。因此，必須對活性炭的催化劑進行再生。為了將氧化率保持在50%~70%范圍內，增加空氣量以提高G/L時，空氣鼓風機的出口壓力達到允許值的上限時，用酸溶解附著在催化劑表面上的固體懸濁物質，進行催化劑的再生。
    使用活性炭作為催化劑應注意以下問題。
   （1）反應器的孔蝕
    干燥的活性炭或者處于水中的活性炭沒有腐蝕性，但當活性炭與氧氣及水共同存在是，則具有腐蝕性。特別是對沒有保護膜的軟鋼，通過電化學腐蝕而產(chǎn)生孔蝕。據(jù)報道，其速率可達到6.35mm/年。反應器中有些部分與空氣、白液及活性炭接觸，處于容易發(fā)生孔蝕的狀態(tài)。因此，反應器的材質應該使用特殊的耐腐蝕材料。
   （2）催化劑的強度
    隨著運轉時間的延長，催化劑的壓潰強度下降至其初始數(shù)值的50%~70%時，催化劑開始粉化，催化劑層的壓力損失增加，運轉變得困難。因此，催化劑應在開始粉化以前進行更換，其間隔期通常為3~4年。

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