麦草木聚糖梅—烧碱法化学机械制浆研究

论文摘要

发展麦草烧碱法化学机械浆（ACMP）是有效利用农业剩余物，克服造纸工业原料短缺的重要途径。生物化学机械浆是减少制浆过程废水污染的有效方法。本文利用热水预处理、木聚糖酶预处理和热水-木聚糖酶预处理的方法，对麦草烧碱法化学机械制浆过程中，热水和木聚糖酶预处理的作用效果以及麦草木聚糖酶-烧碱法化学机械浆（H-X-ACMP）木聚糖酶预处理H2O2漂白进行了研究。 主要得到了如下结果： 1．麦草热水预处理的适宜温度是90℃。麦草H-ACMP与ACMP相比较，磨浆后可以提高浆料的抗张指数和撕裂指数分别约7％和5％。 2．麦草木聚糖酶预处理的适宜条件是：酶用量15IU／g、时间90-120min。麦草X-ACMP与ACMP相比较，浆料的抗张指数和撕裂指数分别提高约40％和16％。热水处理后的木聚糖酶预处理，可以进一步提高这一作用，麦草H-X-ACMP与ACMP相比较，浆料的抗张指数和撕裂指数分别提高约75％和19.5％，对于同样的物理指标，可以降低烧碱用量约30％。 3．木聚糖酶预处理可较好地改善H-X-ACMP过氧化氢漂白的效率，在木聚糖酶用量12IU／g、时间120min这一适宜条件下进行预处理，用5％H2O2漂白，比对照浆白度增加5.5％ISO个单位。H-X-ACMP经XP5P5a多段漂白可以获得白度达74.6％ISO的麦草生物化机浆。 4．热水和木聚糖酶预处理，可增加化机浆的R50、R102和R203组分。这是H-X-ACMP具有较高机械强度的主要原因。麦草H-X-ACMP是生产高强度瓦楞纸板的良好原料。 5．麦草二氧六环木素的红外光谱、2D-HMQC NMR光谱等技术分析结果表明：麦草和麦草H-X-ACMP经木聚糖酶预处理，羟基和甲氧基数量增加，在脱去聚戊糖的同时，对浆料起到“活化”作用，为后续化学药品处理创造了有利条件。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 前言
• 0.1 课题的来源和选题依据
• 0.2 课题研究的目的和意义
• 0.3 课题研究的主要内容
• 0.4 论文的创新之处
• 1 文献综述
• 1.1 化学机械制浆
• 1.1.1 化学预处理
• 1.1.2 热水预处理、螺旋挤碾与磨浆
• 1.1.3 化学机械浆的漂白
• 1.2 制浆造纸过程的生物技术
• 1.2.1 生物制浆
• 1.2.2 用于制浆造纸过程的酶制剂
• 1.2.2.1 木质素降解酶
• 1.3.2.2 木聚糖酶
• 1.3.2.3 木聚糖酶在造纸工业的应用
• 1.3.2.4 木聚糖酶的作用机理
• 1.3 麦草制浆造纸与综合利用
• 1.3.1 我国麦草资源概括
• 1.3.2 麦草碱法制浆与化学机械制浆
• 1.3.3 麦草的理化性能研究
• 1.3.4 麦草木素化学结构的研究
• 1.3.5 麦草半纤维素资源的综合利用
• 2 麦草木聚糖酶-碱法化学机械制浆工艺研究
• 2.1 实验
• 2.1.1 原料
• 2.1.1.1 麦草
• 2.1.1.2 酶
• 2.1.2 实验方法
• 2.1.2.1 磨浆:
• 2.1.2.2 消潜:
• 2.1.2.3 热水预处理（H）:
• 1）:'>2.1.2.4 木聚糖酶预处理（X₁）:
• 2.1.2.5 碱浸渍（A）:
• 2.1.2.6 酶活测定方法:
• 2.1.2.7 残碱,白度测定:参考文献:
• 2.1.2.8 浆料物理强度测定:
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 麦草碱法化学机械制浆过程中磨浆条件研究
• 2.2.2 热水预处理对麦草碱法化学机械制浆的影响
• 2.2.3 木聚糖酶预处理对麦草碱法化学机械浆性能的影响
• 2.2.3.1 木聚糖酶用量对麦草化机浆性能的影响
• 2.2.3.2 木聚糖酶处理时间对麦草化机浆性能的影响
• 2.2.4 不同预处理方法对麦草化机浆性能的影响
• 2.3 小结
• 3 麦草木聚糖酶-碱法化学机械浆漂白方法与漂白工艺研究
• 3.1 实验
• 3.1.1 原料
• 3.1.1.1 实验浆料
• 3.1.2 实验方法
• 3.1.2.1 酸洗:
• 2O₂漂白（P）:'>3.1.2.2 H₂O₂漂白（P）:
• 3.1.2.3 醋酸酐活化（a）:
• 2活化（D）:'>3.1.2.4 ClO₂活化（D）:
• a）:'>3.1.2.5 木聚糖酶预处理（X_a）:
• 3COOOH漂白（P_a）:'>3.1.2.6 CH₃COOOH漂白（P_a）:
• 3.1.2.7 分析方法:
• 3.2 结果与讨论
• 2O₂漂白条件的优化'>3.2.1 麦草木聚糖酶-碱法化学机械浆H₂O₂漂白条件的优化
• 2O₂漂白效果的影响'>3.2.1.1 NaOH用量对H₂O₂漂白效果的影响
• 2O₂漂白的影响'>3.2.1.2 温度和时间对H₂O₂漂白的影响
• 2O₂用量对漂白的影响'>3.2.1.3 H₂O₂用量对漂白的影响
• 2O₂漂白的影响'>3.2.2 醋酸酐活化对麦草化机浆H₂O₂漂白的影响
• 2活化预处理对麦草木聚糖酶-碱法化学机械浆H₂O₂漂白的影响'>3.2.3 ClO₂活化预处理对麦草木聚糖酶-碱法化学机械浆H₂O₂漂白的影响
• 2用量对麦草木聚糖酶-碱法化机浆H₂O₂漂白的影响'>3.2.3.1.ClO₂用量对麦草木聚糖酶-碱法化机浆H₂O₂漂白的影响
• 2活化时间对麦草木聚糖酶-碱法化机浆H₂O₂漂白的影响'>3.2.3.2.ClO₂活化时间对麦草木聚糖酶-碱法化机浆H₂O₂漂白的影响
• 2O₂漂白的作用研究'>3.2.4 木聚糖酶预处理对麦草木聚糖酶-碱法化机浆H₂O₂漂白的作用研究
• 2O₂漂白的影响'>3.2.5.不同预处理方法对麦草木聚糖酶-碱法化机浆H₂O₂漂白的影响
• 3.2.6 麦草木聚糖酶-碱法化机浆的过氧乙酸漂白
• 3COOOH漂白效果的影响'>3.2.6.1 pH值对CH₃COOOH漂白效果的影响
• 3COOOH漂白效果的影响'>3.2.6.2 温度对CH₃COOOH漂白效果的影响
• 3COOOH用量对漂白效果的影响'>3.2.6.3 不同CH₃COOOH用量对漂白效果的影响
• 3COOOH漂白效果的影响'>3.2.6.4 时间对CH₃COOOH漂白效果的影响
• 2O₂漂白'>3.2.7 麦草木聚糖酶-碱法化机浆的多段H₂O₂漂白
• 2活化预处理的麦草木聚糖酶-碱法化机浆H₂O₂多段漂白'>3.2.7.1 ClO₂活化预处理的麦草木聚糖酶-碱法化机浆H₂O₂多段漂白
• 3COOOH与H₂O₂组合漂白'>3.2.7.2 CH₃COOOH与H₂O₂组合漂白
• 2O₂多段漂白'>3.2.7.3 木聚糖酶预处理的麦草H-X-ACMP浆H₂O₂多段漂白
• 3.3 小结
• 4 麦草木聚糖酶-碱法化学机械浆纤维特性及纤维形态研究
• 4.1 实验
• 4.1.1 原料:
• 4.1.2 实验方法
• 4.1.2.1 纤维筛分:
• 4.1.2.2 纤维特性分析:
• 4.1.2.3 纤维扫描电子显微镜观察:
• 4.1.2.4 分析方法:
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 麦草碱法化学机械浆纤维筛分分析
• 4.2.2 麦草碱法化学机械浆及其不同纤维筛分组分的纤维特性分析
• 4.2.3 麦草碱法化学机械浆及其不同纤维筛分组分的物理性能
• 4.2.4 麦草碱法化学机械浆扫描电镜观察
• 4.2.4.1 不同预处理方法对麦草及麦草碱法化学机械浆微观形态的影响
• 4.2.4.2 麦草碱法化学机械浆不同纤维筛分组分的扫描电镜观察
• 4.3 小结
• 5 麦草在木聚糖酶-碱法化学机械制浆过程中化学成分与化学元素的变化
• 5.1 实验
• 5.1.1 原料
• 5.1.2 实验方法
• 5.1.2.1 热水预处理（H）:
• 5.1.2.2 木聚糖酶预处理:
• 5.1.2.3 碱浸渍（A）:
• 2O₂一段（P）、二段（PP）漂白:'>5.1.2.4 H₂O₂一段（P）、二段（PP）漂白:
• 5.1.2.5 扫描电子显微镜-能谱仪元素分析（ESEM-EDAX）:
• 5.1.2.6 分析方法:
• 5.2 结果与讨论
• 2O₂漂白过程中化学成分的变化'>5.2.1 麦草在木聚糖酶-碱法化学机械制浆与H₂O₂漂白过程中化学成分的变化
• 2O₂漂白过程中化学元素的变化'>5.2.2 麦草在木聚糖酶-碱法化学机械制浆与H₂O₂漂白过程中化学元素的变化
• 5.2.2.1 硅含量的变化
• 5.2.2.2 杂质率变化
• 5.2.2.3 碳/氧元素比变化
• 5.3 小结
• 6 麦草在聚木糖酶-碱法机械制浆过程中浆料和木素的化学结构变化研究
• 6.1 实验
• 6.1.1 原料
• 6.1.2 实验方法:
• 6.1.2.1 IR光谱测定:
• 6.1.2.2 紫外光谱测定:
• 6.1.2.3 结晶度的测定
• 1H、¹³C和2-D NMR光谱的测定:'>6.1.2.4¹H、¹³C和2-D NMR光谱的测定:
• 6.2 结果与讨论
• 6.2.1 麦草在木聚糖酶-碱法机械制浆过程中浆料的IR光谱分析研究
• 6.2.2 麦草二氧六环木素IR光谱的测定
• 6.2.3 麦草在木聚糖酶-碱法机械制浆过程中二氧六环木素的紫外光谱测定
• 6.2.4 麦草在木聚糖酶-碱法机械制浆过程中浆料X-射线衍的分析研究
• 1H-NMR分析'>6.2.5 麦草二氧六环木素的¹H-NMR分析
• 13C-NMR光谱分析'>6.2.6 麦草二氧六环木素的¹³C-NMR光谱分析
• 1H-¹³C 2-D NMR分析'>6.2.7 麦草二氧六环木素的¹H-¹³C 2-D NMR分析
• 1H-¹³C 2-D NMR分析'>6.2.8 木聚糖酶预处理麦草二氧六环木素的¹H-¹³C 2-D NMR分析
• 6.3 小结
• 7 麦草在木聚糖酶-碱法机械制浆过程中废液的循环利用与化学成分分析研究
• 7.1 实验
• 7.1.1 原料:参见2.1.1.1和2.1.1.2。
• 7.1.2 实验方法
• 7.1.2.1 磨浆:参见2.1.2.1。
• 7.1.2.2 消潜:参见2.1.2.2。
• 7.1.2.3 热水预处理:参见2.1.2.3。
• 7.1.2.4 木聚糖酶预处理:参见2.1.2.4。
• 7.1.2.5 碱浸渍:参见2.1.2.5。
• 7.1.2.6 分析方法:参见2.1.2.6、2.1.2.7和2.1.2.8。
• 7.1.2.7:气相色谱-质谱（GC-Ms）分析
• 7.2 结果与讨论
• 7.2.1 不同来源废水预处理对麦草碱法化机浆性能的影响
• 7.2.2 麦草热水预处理段废水化学成分分析
• 7.3 小结
• 8 总结
• 8.1 论文的主要结论
• 8.2 需要进一步研究的内容
• 参考文献
• 在读期间发表的主要学术论文
• 详细摘要