非木材纤维原料碱法蒸煮甲醇的发生量及发生机理的研究

论文摘要

制浆蒸煮过程中产生的甲醇等有机挥发物是制浆厂不容忽视的环境污染源。目前,国外对木材原料蒸煮过程中甲醇的发生量及其发生机理进行了较为深入系统的研究,而针对非木材纤维原料的研究尚处于空白阶段。本论文主要研究了非木材植物纤维原料碱法蒸煮过程中甲醇的发生量和发生机理。首先确定采用固相微萃取—气相色谱联用的方法对黑液中甲醇含量进行测定,优化了固相微萃取—气相色谱法的萃取及解吸条件,结果如下:气液平衡时间30min、气液平衡温度60℃、萃取时间11min、萃取温度60℃、进样解吸时间5min、进样解吸温度280℃。并对本方法进行了验证,黑液中甲醇的加标回收率在96.35%—102.14%之间。其次测定了不同原料不同蒸煮工艺甲醇的发生量,以每吨绝干浆产生的甲醇量表示,结果如下:麦草:烧碱法5.95-6.10kg/t;烧碱—蒽醌法5.13-5.51kg/t;硫酸盐法5.59kg/t。稻草:烧碱法5.00kg/t;烧碱—蒽醌法4.67kg/t。龙须草:烧碱—蒽醌法2.56kg/t。蔗渣:烧碱—蒽醌法3.57 kg/t。黄麻:烧碱法19.94kg/t;烧碱—蒽醌法20.80kg/t。荻:烧碱法5.46kg/t;烧碱—蒽醌法3.13kg/t;硫酸盐法4.67kg/t。芦苇:烧碱法12.24kg/t;烧碱—蒽醌法11.89kg/t;硫酸盐法13.11kg/t。棉秆:烧碱—蒽醌法48.46kg/t;硫酸盐法63.38kg/t。竹子:硫酸盐法25.17kg/t。同时对烧碱—蒽醌法和硫酸盐法蒸煮不同原料小放气时甲醇的发生量进行了测定,结果如下:山东麦草2.03-2.29 kg/t;河南麦草2.13-2.40 kg/t;稻草2.70-3.09 kg/t;龙须草1.92-2.07 kg/t:荻1.30-1.62 kg/t;芦苇2.63-2.93 kg/t;黄麻3.72-3.84 kg/t;棉秆6.93-7.99kg/t:竹子0.86kg/t。最后对硫酸盐法蒸煮竹片过程中甲醇的产生机理进行了研究。实验得出,甲醇的发生量随纸浆卡伯值的降低而升高;且降低用碱量、缩短保温时间、降低蒸煮温度都可以减少甲醇产生量。通过测定不同蒸煮温度下硫酸盐法蒸煮竹子所得浆料中的木素和聚戊糖含量,得出甲醇的发生量随着聚戊糖和木素溶出量的增加而增加,开始增加趋势平缓,随着蒸煮温度的升高,增加趋势显著。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 研究背景
• 1.2 我国非木材纤维原料利用现状
• 1.3 制浆造纸生产过程中甲醇产生机理
• 1.4 挥发性有机物的检测方法
• 1.4.1 NCASI方法
• 1.4.2 顶空气相色谱法
• 1.4.3 顶空-固相微萃取法
• 1.5 固相微萃取技术
• 1.5.1 固相微萃取技术的发展
• 1.5.2 固相微萃取的萃取原理及模型
• 1.5.3 固相微萃取操作过程
• 1.5.4 萃取头老化
• 1.5.5 萃取头的清洗
• 1.6 国外制浆过程中甲醇发生的研究现状
• 1.7 本论文研究内容及目的
• 2 材料与方法
• 2.1 实验原料
• 2.2 实验仪器和药品
• 2.2.1 实验仪器
• 2.2.2 实验药品
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 蒸煮实验
• 2.3.2 黑液样品的收集
• 2.3.3 色谱条件及甲醇含量测定
• 2.3.4 纸浆卡伯值测定
• 2.3.5 黑液残碱测定
• 2.3.6 细浆得率及筛渣率的测定
• 2.3.7 木素的测定
• 2.3.8 聚戊糖的测定
• 3 结果与讨论
• 3.1 固相微萃取-气相色谱法测定黑液中甲醇含量的研究
• 3.1.1 甲醇检测方法的探索
• 3.1.2 甲醇和异丙醇标准液色谱图
• 3.1.3 萃取条件的优化
• 3.1.4 标准曲线的绘制
• 3.1.5 竹子硫酸盐法蒸煮黑液色谱图
• 3.1.6 固相微萃取-气相色谱的方法评价
• 3.1.7 小结
• 3.2 常用非木材原料碱法蒸煮过程中甲醇的发生量
• 3.2.1 原料化学分析
• 3.2.2 不同原料烧碱法蒸煮过程中甲醇的发生量
• 3.2.3 不同原料烧碱-蒽醌法蒸煮过程中甲醇的发生量
• 3.2.4 不同原料硫酸盐法蒸煮过程中甲醇的发生量
• 3.2.5 同种原料不同蒸煮方法甲醇发生量的比较
• 3.2.6 蒸煮小放气（105℃）时蒸煮液中甲醇的含量
• 3.2.7 小结
• 3.3 非木材原料碱法蒸煮过程中甲醇发生机理的初步研究
• 3.3.1 不同蒸煮条件对甲醇发生量的影响
• 3.3.2 升温及保温过程中甲醇的发生量
• 3.3.3 纸浆卡伯值与甲醇发生量的关系
• 3.3.4 木素溶出率与甲醇发生量的关系
• 3.3.5 聚戊糖溶出率与甲醇发生量的关系
• 3.3.6 小结
• 4 结论
• 4.1 本论文主要结论
• 4.2 本论文的创新之处
• 5 展望
• 6 参考文献
• 7 攻读硕士学位期间发表论文情况
• 8 致谢