思茅松常规硫酸盐法制浆中半纤维素的预提取及应用

论文摘要

随着能源危机和环境污染问题日益严重,全面推进生态建设、促进资源集约化高效利用、提高产业竞争力、实现产业的可持续发展是建设绿色经济的必由之路。制浆造纸行业具有植物资源消耗大的特点,如何实现制浆造纸行业中植物资源的综合利用倍受关注。本论文以“生物质精炼”概念为出发点,在保持思茅松传统硫酸盐法制浆性能和纸浆得率的前提下,研究制浆过程中的半纤维素的预提取对制浆和纸浆性能的影响,建立思茅松硫酸盐蒸煮过程中预提取半纤维素的制浆体系,并将预提取出的半纤维素作为打浆助剂回用于打浆前纸浆的预处理,探讨半纤维素对思茅松常规硫酸盐法浆、思茅松漂白硫酸盐浆、蔗渣烧碱葸醌浆和桉木漂白硫酸盐浆的助打浆性能,并通过对纸浆性能、纤维质量和打浆能耗等方面的分析,优化不同浆种的半纤维素助打浆工艺。思茅松传统硫酸盐法制浆过程中半纤维素预提取工艺研究结果表明：预提取用碱量和预提取温度是影响半纤维素溶出以及二段蒸煮制浆的两个主要因素,适当提高预提取用碱量或预提取温度都会提高半纤维素得率,降低二段蒸煮所得纸浆的卡伯值,提高纸张物理性能。在总用碱量为25%（一段预提取+二段制浆）的半纤维素预提取的硫酸盐制浆体系中,当一段预提取用碱量为8%,二段蒸煮制浆用碱量为17%时,可获得10%以上的半纤维素；同时,其制浆得率为46.52%,纸浆的卡伯值为26.03,纸浆黏度为1041mL/g,物理性能为：抗张指数86.35N-m/g,撕裂指数8.84mN·m2/g,耐破指数5.39kPa·m2/g,耐折度2891次。其中,细浆得率、纸浆黏度等指标高于传统硫酸盐浆强度,撕裂强度低于常规硫酸盐法纸浆撕裂指数。思茅松硫酸盐法制浆过程中预提取的半纤维素助打浆作用的研究表明：在木浆打浆体系中,以半纤维素作为打浆助剂时,可以有效的提高保水值和纸浆强度,降低打浆能耗；半纤维素的加入,对提高细小纤维含量和保护纤维长度方面也具有明显作用；延长半纤维素的作用时间或提高半纤维素用量,都可有效提高纸浆强度；但在以蔗渣为代表的草浆体系中,半纤维素的添加对降低打浆能耗作用不明显。碱液预提取半纤维素机理研究结果表明：在预提取用碱量8%,液比1：4,预提取温度130℃和预提取时间150min的条件下,可获得重均分子量在3493-3505左右的半纤维素,且分散度较低。通过离子色谱、红外光谱、GPC、’H-NMR和13C-NMR进一步分析证实：不同预提取工艺所获得的半纤维素中,均含有鼠李糖、阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖、木糖、甘露糖、葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸组分,其中木糖含量较高,甘露糖因提取困难占比例较低。预提取出的半纤维素中含有大量羟基及糖类特征峰,且半纤维素主要以β己糖为主。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 文中主要缩写释义表
• 第一章 绪言
• 引言
• 1.1 造纸工业现状
• 1.1.1 造纸工业资源现状
• 1.1.2 造纸工业资源利用现状
• 1.2 基于半纤维素的林产生物质开发
• 1.2.1 集成的林产品生物质精炼概念（IFBR）提出
• 1.2.2 半纤维素的资源优势
• 1.2.3 半纤维素的定义及结构
• 1.2.4 半纤维素的性质
• 1.2.5 半纤维素与木质素、纤维素之间的联接
• 1.3 半纤维素预提取技术
• 1.3.1 半纤维素预提取-蒸煮技术
• 1.3.2 半纤维素的提取方法
• 1.3.3 半纤维预提取对纸浆性能的影响
• 1.4 半纤维素在工业中的应用
• 1.4.1 半纤维素在造纸中的应用
• 1.4.2 半纤维素在食品工业中的应用
• 1.4.3 半纤维素在生物医药方面的应用
• 1.4.4 半纤维素在其他方面的应用
• 1.5 思茅松相关研究
• 1.6 研究内容、目的及意义
• 1.6.1 研究内容
• 1.6.2 技术路线
• 1.6.3 研究目的及意义
• 第二章 思茅松常规硫酸盐法制浆中半纤维素的预提取工艺
• 引言
• 2.1 实验
• 2.1.1 实验原料和药品
• 2.1.2 实验设备
• 2.1.3 实验方法
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 思茅松常规硫酸盐法制浆总用碱量的确定
• 2.2.2 思茅松常规硫酸盐法制浆中预提取用碱量对预提取效果的影响
• 2.2.3 思茅松常规硫酸盐法制浆中预提取温度对预提取效果的影响
• 2.2.4 思茅松常规硫酸盐法制浆中预提取时间对预提取效果的影响
• 2.3 本章小结
• 第三章 半纤维素的助打浆应用研究
• 引言
• 3.1 试验
• 3.1.1 实验原料和药品
• 3.1.2 实验设备
• 3.1.3 试验方法
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 半纤维素对思茅松常规硫酸盐法未漂浆的助打浆效果研究
• 3.2.2 半纤维素对思茅松硫酸盐法漂白浆的助打浆效果研究
• 3.2.3 半纤维素对桉木漂白浆的助打浆效果研究
• 3.2.4 半纤维素对蔗渣烧碱蒽醌浆的助打浆效果研究
• 3.3 本章小结
• 第四章 半纤维素理化性质分析
• 引言
• 4.1 实验
• 4.1.1 实验原料和药品
• 4.1.2 实验设备
• 4.1.3 实验方法
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 不同预提取条件的半纤维素凝胶渗透色谱分析
• 4.2.2 不同预提取条件的半纤维素离子色谱分析
• 4.2.3 不同预提取条件的半纤维素核磁波谱分析
• 4.2.4 不同预提取条件的半纤维素红外光谱分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 总结
• 5.1 主要研究结论
• 5.1.1 思茅松常规硫酸盐法制浆中半纤维素的预提取工艺
• 5.1.2 半纤维素的助打浆应用研究
• 5.1.3 碱液预提取半纤维素机理研究
• 5.2 本研究的创新之处
• 5.3 对本研究的一些思考
• 致谢
• 参考文献
• 附录