草浆高温次氯酸盐漂白工艺及机理研究

论文摘要

草类原料是我国造纸的主要原料,在对草类浆进行漂白时我国的造纸厂大多仍采用传统的次氯酸盐漂白或次氯酸盐漂白与过氧化氢漂白相结合的漂段。本文研究了对碱法苇浆和碱法麦草浆和亚硫酸盐-甲醛麦草浆采用高温NaClO漂白及后续H2O2漂白的漂白工艺,并选择相应的木质素模型物研究了在高温NaClO漂白中的酚型与非酚型木质素的结构变化。主要研究结果如下:1.碱法苇浆用高温NaClO漂白相对常规NaClO漂白可大幅降低浆料卡伯值,提高白度,并能活化木质素,使残余木质素易于在后续段中脱除。经HTP漂白的碱法苇浆可脱除浆中大部分木质素,获得较高的白度,并维持良好的纸浆粘度。碱法苇浆高温NaClO漂白的最佳条件是:漂白温度70℃,有效氯用量5%,漂白时间15 min。苇浆NaClO漂白后废水的COD随温度的升高而升高,70℃漂白废水的COD较38℃的增加了19%。2.麦草AP浆经高温NaClO漂白的漂白效果明显优于麦草SFP浆。高温NaClO漂白可活化木质素,其残余木质素易于在后续漂白中脱除。在麦草浆的HT中,用氯量对卡伯值和白度的影响最大,温度次之,漂白时间的影响最小。卡伯值随着用氯量的增加降低,白度随用氯量的增加而升高;当温度低于75℃时,卡伯值随温度升高而降低,温度超过75℃则随温度升高而升高。白度在温度低于75℃时随温度升高而升高,温度超过75℃时,则随温度升高而降低。麦草浆的最佳漂白工艺条件是:漂白温度为70℃,用氯量为5%,时间10 min。3.HTP漂白效果受HT段的条件的影响,适当的漂白条件对过氧化氢漂白起积极作用。经HTP漂白后的AP浆的白度可提高135%,达到86.68% ISO,在此条件下的浆料粘度是784.6 mL·g-1;对SFP浆也可得到白度84.68% ISO,粘度517.56 mL·g-1,粘度下降只有17.8%。4.对木质素酚型和非酚型模型物香草醛和3,4-二甲氧基苯甲醛与NaClO反应后的紫外和红外吸收光谱的研究发现,酚型木质素模型物与NaClO反应,而非酚型的木质素模型物与NaClO不反应。香草醛与NaClO的反应是瞬间完成的,与时间无关,反应随温度的升高而加剧。温度升高破坏更多的苯环,并且得到更多的氧化产物。5.对漂白浆的红外光谱研究初步证明,高温条件下ClO-对纤维素的氧化增强,生成的氧化产物增多。高温漂白产生的有机酸氧化产物,是漂白过程中体系pH值下降较多的的原因。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 前言
• 1.1 研究的目的与意义
• 1.2 研究内容
• 2 文献综述
• 2.1 草类烧碱-蒽醌浆的发展与特征
• 2.2 国内外纸浆漂白技术和发展动态
• 2.2.1 传统漂白方法
• 2.2.2 纸浆漂白新技术
• 2.2.2.1 氧漂
• 2.2.2.2 过氧化氢漂白
• 2.2.2.3 臭氧漂白
• 2.2.2.4 生物漂白技术
• 2.2.2.5 过氧酸类漂剂
• 2.2.2.6 光化学漂白
• 2.2.2.7 电化学漂白
• 2.2.3 漂白流程
• 2.2.3.1 传统漂白流程
• 2.2.3.2 无元素氯漂白
• 2.2.3.3 全无氯漂白
• 2.2.3.4 漂白流程的多样性和灵活性
• 2.2.4 草类原料漂白现状及发展方向
• 2.3 次氯酸盐漂白技术与发展动态
• 2.4 漂白废水污染及治理
• 2.4.1 漂白废水主要污染
• 2.4.2 漂白废水污染治理
• 3 苇浆高温次氯酸盐漂白工艺研究
• 3.1 前言
• 3.2 材料与方法
• 3.2.1 原料
• 3.2.2 漂白工艺
• 3.2.2.1 次氯酸盐漂白
• 3.2.2.2 过氧化氢漂白
• 3.2.3 漂白废水COD 的测定
• 3.2.4 纸浆性能测试
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 漂白温度对浆的残氯的影响
• 3.3.2 漂白温度对纸浆卡伯值的影响
• 3.3.3 漂白温度对纸浆白度的影响
• 3.3.4 高温NaClO 漂白后过氧化氢漂白
• T段温度对H_TP 漂白P 段前后浆的卡伯值差值的影响'>3.3.4.1 H_T段温度对H_TP 漂白P 段前后浆的卡伯值差值的影响
• T段温度对H_TP 漂白浆白度的影响'>3.3.4.2 H_T段温度对H_TP 漂白浆白度的影响
• T段温度对H_TP 漂白浆粘度的影响'>3.3.4.3 H_T段温度对H_TP 漂白浆粘度的影响
• T段温度对H_TP 漂白效率的影响'>3.3.4.4 H_T段温度对H_TP 漂白效率的影响
• 3.3.5 高温NaClO 漂白废水污染
• 3.4 小结
• 4 麦草浆高温次氯酸盐漂白工艺研究
• 4.1 前言
• 4.2 材料与方法
• 4.2.1 原料
• 4.2.2 漂白工艺
• 4.2.3 浆纸性能检测
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 漂白温度对卡伯值的影响
• 4.3.2 漂白温度对浆的白度的影响
• 4.3.3 高温NaClO 漂白后过氧化氢漂白
• T段温度对H_TP 漂白浆白度的影响'>4.3.3.1 H_T段温度对H_TP 漂白浆白度的影响
• T段温度对H_TP 漂白浆粘度的影响'>4.3.3.2 H_T段温度对H_TP 漂白浆粘度的影响
• 4.4 小结
• 5 高温次氯酸盐漂白机理初探
• 5.1 前言
• 5.2 材料与方法
• 5.2.1 实验材料
• 5.2.2 模型物与NaClO 反应后残氯含量分析
• 5.2.3 光谱分析
• 5.2.3.1 木质素模型物与NaClO 反应后的紫外-可见光吸收光谱
• 5.2.3.2 木质素模型物与NaClO 反应后的红外吸收光谱
• 5.2.3.3 苇浆NaClO 漂白后浆的红外吸收光谱
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 木质素模型物与NaClO 反应后的残氯
• 5.3.2 木质素模型物与NaClO 反应后的紫外-可见光吸收光谱
• 5.3.2.1 时间对模型物与NaClO 反应的影响
• 5.3.2.2 温度对模型物与NaClO 反应的影响
• 5.3.2.3 用氯量和温度对模型物结构的影响
• 5.3.3 木质素模型物与NaClO 反应后的红外吸收光谱
• 5.3.4 NaClO 漂白浆的红外光谱
• 5.4 小结
• 6 结论
• 参考文献
• 详细摘要