首页> 正文

三倍体毛白杨硫酸盐浆电化学介体催化脱木素和漂白及机理研究

2020-11-23阅读(121)

三倍体毛白杨硫酸盐浆电化学介体催化脱木素和漂白及机理研究

论文摘要

纸浆含氯漂白产生的有毒的有机氯化物对环境具有极大的危害。发展无元素氯及全无氯漂白新工艺是实现纸浆漂白清洁生产的关键。电化学介体脱木素（EM）是一种新型纸浆漂白方法。寻找高效催化电极和催化介体是建立该体系的关键，也是电化学漂白研究的重点和难点。本论文以三倍体毛白杨KP浆为原料，制备和筛选了高效电极和催化介体，建立了高效电化学介体脱木素体系，并对脱木素工艺及漂白和相关机理进行了研究，为其实际应用提供技术和理论依据。 电化学含氯漂白的研究表明：单段漂白的适宜工艺为：初始pH值8.0，温度40℃，电压3.5V，时间120min，NaCl3.5％，浆浓1％，在此条件下能将Kappa值为24.6的浆漂至70％ISO，Kappa值为13.4的浆漂至80％ISO，且废液可循环使用。当改为两段漂在NaCl用量相同情况下，也达到了相同白度。与传统CEH漂白相比，达到80％ISO时，电化学漂白可缩短时间且漂白废液CODcr含量较低。 电极材料需根据电极电位的高低及其催化性能的高低来选择。制备的Ti／SnSbOx、Ti／SnSbOx／MnO2、Ti／RuTiOx、Ti／SnSbOx／Pt和Ti／SnSbOx／PbO2电极，具有相应的催化晶体或共溶体存在，涂层表面均匀、致密。Ti／SnSbOx／PbO2和Ti／SnSbOx／Pt的阳极电位最高，Ti／RuTiOx、石墨、不锈钢和Ti／SnSbOx电极次之，Ti／SnSbOx／MnO2：电极电位最低。对紫脲酸（VIO）为介体的电化学脱木素体系，Ti／RuTiOx电极效果最好，具有最高的催化活性。 合成了多种多金属氧酸盐（POM），且均为Keggin型结构，具有传递电子的能力，氧化电势较高。Na8[PMo7V5O40]（POM-5）和有机介体VIO是优良的电化学脱木素催化介体。 优化了电化学介体脱木素工艺。VIO为介体的电化学脱木素的最优工艺为：VIO1.8mmol／L，电压2.5V，时间5h，pH值4.5，温度50℃，Na2SO40.05mol·L-1。后续碱处理，能进一步降低纸浆Kappa值，提高白度。EME处理使纸浆Kappa值由17.4降至7.8，木素脱除率为55.2％，粘度由1144cm3·g-1降至1032cm3·g-1，白度由39.2％ISO升至51.2％ISO。VIO为介体的EM对不同Kappa值杨木KP浆和其它纤维原料纸浆均具有较好的脱木素效果。POM-5为介体的电化学脱木素较优工艺为：POM-52.5mmol·L-1，电压2.5V，温度80℃，时间5h，pH值3.0，Na2SO40.1mol／L。电解液可循环使用。后续碱处理，能进一步降低纸浆Kappa值，提高白度。对高Kappa值杨木浆的最优工艺为：POM-54mmol·L-1，时间5h，温度90℃，电压2.5V，pH值3.0。POM为介体的EM对不同Kappa值杨木浆均具有较好的脱木素效果，EME处理后，木素脱除率高于40％，粘度损失小于15％。 进行了含电化学介体漂段（EM）的ECF和TCF漂白的研究。VIO为介体的EM

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 引言
  • 1.1 研究背景
  • 1.1.1 我国制浆造纸纤维原料状况及速生林建设
  • 1.1.2 我国纸浆漂白现状及面临的环保压力
  • 1.2 三倍体毛白杨生物特性、制浆造纸性能及种植状况
  • 1.2.1 三倍体毛白杨生物特性
  • 1.2.2 三倍体毛白杨纤维特性及制浆性能
  • 1.2.3 三倍体毛白杨纸浆林种植情况
  • 1.3 无／少污染漂白技术进展
  • 1.3.1 氧脱木素
  • 1.3.2 二氧化氯漂白
  • 1.3.3 螯合处理及过氧化氢漂白
  • 1.4 纸浆电化学漂白的研究进展
  • 1.4.1 电化学纸浆漂白的基本原理
  • 1.4.2 电化学含氯漂白
  • 1.4.3 电化学过氧化氢漂白
  • 1.4.4 电化学连二亚硫酸盐漂白
  • 1.4.5 电化学催化的氧脱木素
  • 1.5 电化学介体脱木素研究进展
  • 1.6 电极材料对电极反应的影响及电极材料的选择
  • 1.6.1 电极反应过程
  • 1.6.2 电极在电极反应中的作用
  • 1.6.3 电极氧化反应机理及电极材料选择
  • 1.7 催化介体的选择依据及多金属氧酸盐作为介体在纸浆漂白中的应用
  • 1.7.1 电化学脱木素催化介体的选择依据
  • 1.7.2 多金属氧酸盐作为介体在纸浆漂白中的应用
  • 1.8 本论文的研究目的、意义及主要研究内容
  • 第二章 三倍体毛白杨KP浆电化学含氯漂白的研究
  • 2.1 试验原料和方法
  • 2.1.1 原料
  • 2.1.2 电化学漂白实验
  • 2.1.3 碱处理
  • 2.1.4 分析方法
  • 2.2 结果与讨论
  • 2.2.1 纸浆电化学含氯漂白基本原理
  • 2.2.2 单段电化学含氯漂白工艺条件探讨
  • 2.2.3 单段电化学含氯漂白废液循环使用的研究
  • 2.2.4 单段电化学含氯漂白与传统次氯酸盐漂白的比较
  • 2.2.5 不同Kappa值杨木硫酸盐浆单段电化学含氯漂白的研究
  • 2.2.6 两段电化学含氯漂白的研究
  • 2.2.7 两段电化学含氯漂白与传统CEH三段漂白结果的比较
  • 2.3 本章小结
  • 第三章 高效高催化活性电极的制备及选择
  • 3.1 试验原料和方法
  • 3.1.1 原料
  • 3.1.2 金属氧化物涂层阳极的制备
  • 3.1.3 钛阳极表面涂层测定
  • 3.1.4 阳极电极电位的测定
  • 3.1.5 电极电化学催化性能测定
  • 3.1.6 分析方法
  • 3.2 结果与讨论
  • 3.2.1 电极材料的选择依据
  • 3.2.2 涂层钛电极性能及表面涂层XRD分析
  • 3.2.3 涂层钛电极表面涂层扫描电镜观察
  • 3.2.4 不同材料电极阳极电极电位的测定
  • 3.2.5 不同电极用于电化学催化脱木素的效果
  • 3.3 本章小结
  • 第四章 高效高脱木素选择性介体的制备及选择
  • 4.1 试验原料和方法
  • 4.1.1 化学试剂
  • 4.1.2 阔叶木硫酸盐浆
  • 4.1.3 Keggin型多金属氧酸盐介体的制备
  • 4.1.4 各种介体用于纸浆电化学脱木素的催化活性测定
  • 4.1.5 分析检测
  • 4.2 结果与讨论
  • 4.2.1 电化学介体脱木素体系中催化介体的作用及选择依据
  • 4.2.2 多金属氧酸盐配合物的结构表征
  • 4.2.3 各种介体循环伏安测定
  • 4.2.4 各种介体用于纸浆电化学介体脱木素效果比较
  • 4.3 本章小结
  • 第五章 三倍体毛白杨KP浆电化学介体脱木素工艺研究
  • 5.1 试验原料和方法
  • 5.1.1 试验原料
  • 5.1.2 电化学脱木素试验
  • 5.1.3 碱处理
  • 5.1.4 分析方法
  • 5.2 结果与讨论
  • 5.2.1 紫脲酸为介体的电化学脱木素机理
  • 5.2.2 VIO为介体的电化学介体脱木素工艺研究
  • 5.2.3 VIO为介体的不同Kappa值杨木KP浆电化学脱木素效果
  • 5.2.4 不同浆料VIO为介体的电化学脱木素研究
  • 8[PMo7V5O40]为介体的电化学脱木素机理'>5.2.5 多金属氧酸盐Na8[PMo7V5O40]为介体的电化学脱木素机理
  • 8[PMo7V5O40]用于电化学介体脱木素工艺研究'>5.2.6 Na8[PMo7V5O40]用于电化学介体脱木素工艺研究
  • 5.2.7 高Kappa值杨木浆POM电化学介体脱木素工艺探讨
  • 5.2.8 不同Kappa值杨木浆POM电化学介体脱木素效果
  • 5.2.9 有／无隔膜电化学介体脱木素效果比较
  • 5.2.10 高浓电化学介体脱木素研究
  • 5.2.11 电化学介体脱木素电量消耗及经济核算
  • 5.3 本章小结
  • M段的杨木KP浆ECF及TCF漂白研究'>第六章 含EM段的杨木KP浆ECF及TCF漂白研究
  • 6.1 试验原料和方法
  • 6.1.1 三倍体毛白杨KP浆
  • 6.1.2 其它浆料
  • 6.1.3 电化学介体脱木素
  • 6.1.4 碱处理或过氧化氢强化的碱处理
  • 6.1.5 螯合处理
  • 6.1.6 二氧化氯漂白
  • 6.1.7 过氧化氢漂白
  • 6.1.8 分析检测
  • 6.2 结果与讨论
  • M段的杨木KP浆ECF漂白研究'>6.2.1 含EM段的杨木KP浆ECF漂白研究
  • M段的杨木KP浆TCF漂白研究'>6.2.2 含EM段的杨木KP浆TCF漂白研究
  • MQP漂白'>6.2.3 不同纤维原料纸浆EMQP漂白
  • MEQP漂白研究'>6.2.4 三倍体毛白杨KP浆POM介体体系的EMEQP漂白研究
  • MQP漂白浆与OQP漂白浆性能比较'>6.2.5 三倍体毛白杨EMQP漂白浆与OQP漂白浆性能比较
  • MQP漂白废水的污染负荷分析'>6.2.6 三倍体毛白杨EMQP漂白废水的污染负荷分析
  • 6.3 本章小结
  • 第七章 电化学介体脱木素过程中介体特性的研究
  • 7.1 试验原料和方法
  • 7.1.1 化学试剂
  • 7.1.2 电化学介体脱木素试验
  • 7.1.3 溶液吸光度的测定
  • 7.2 结果与讨论
  • 7.2.1 碘标准溶液工作曲线的确定
  • 7.2.2 微量碘量法测定VIO·体系的建立
  • 7.2.3 电化学介体脱木素体系中VIO·特性研究
  • 7.2.4 VIO·与浆料反应性能的研究
  • 7.3 本章小结
  • 第八章 电化学介体脱木素过程中木素模型物及浆中残余木素结构变化研究
  • 8.1 试验原料和方法
  • 8.1.1 三倍体毛白杨KP浆
  • 8.1.2 化学试剂
  • 8.1.3 VIO·微量碘量法的测定
  • 8.1.4 电化学介体脱木素试验
  • 8.1.5 木素单体模型物试验
  • 8.1.6 木素模型物反应产物的GC-MS分析
  • 8.1.7 纸浆残余木素的分离
  • 8.1.8 木素的乙酰化处理
  • 8.1.9 木素分子量分布的测定
  • 8.1.10 紫外光谱分析
  • 8.1.11 红外光谱分析
  • 8.1.12 核磁共振波谱分析
  • 8.2 结果与讨论
  • 8.2.1 VIO·与不同单体模型物的反应速度的测定
  • OX反应产物的GC-MS分析'>8.2.2 木素单体模型物与VIO·及POMOX反应产物的GC-MS分析
  • 8.2.3 残余木素的分子量及分子量分布
  • 8.2.4 残余木素的紫外光谱分析
  • 8.2.5 残余木素的红外光谱分析
  • 31P-NMR谱图分析'>8.2.6 残余木素的31P-NMR谱图分析
  • 8.3 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 在学期间发表与学位论文内容相关的学术论文
  • 致谢

    • 相关论文文献

    • [1].麦草新氨法蒸煮脱木素动力学研究[J]. 江西化工 2014(04)
    • [2].活化、催化过氧化氢漂白与脱木素体系的研究进展[J]. 中华纸业 2009(05)
    • [3].麦草浆二氧化氯脱木素效率及纸浆FT-IR分析[J]. 纸和造纸 2009(07)
    • [4].化学制浆中的深度脱木素[J]. 中国造纸 2009(08)
    • [5].深度脱木素技术的进展[J]. 上海造纸 2008(05)
    • [6].脱木素工艺对透明木材性能的影响[J]. 林业工程学报 2019(06)
    • [7].透明木质基复合材料的研究——脱木素工艺的优化[J]. 家具 2018(03)
    • [8].麦草浆二氧化氯与氧气脱木素效率及相应漂白流程的对比[J]. 化工学报 2010(04)
    • [9].二氧化氯脱木素和漂白化学中的无机中间反应[J]. 中国造纸学报 2009(04)
    • [10].复配表面活性剂用于强化氧脱木素[J]. 纸和造纸 2010(09)
    • [11].基于FT-IR对不同脱木素程度尾巨桉内部化学结构的分析[J]. 中华纸业 2013(06)
    • [12].杨木硫酸盐浆高浓电化学介体脱木素研究[J]. 造纸科学与技术 2013(02)
    • [13].高温对二氧化氯脱木素的贡献[J]. 陕西科技大学学报(自然科学版) 2012(03)
    • [14].钙对阔叶木硫酸盐蒸煮脱木素作用的影响[J]. 中华纸业 2010(18)
    • [15].绿液预处理杨木硫酸盐法蒸煮脱木素反应历程研究[J]. 中国造纸学报 2013(04)
    • [16].钙对阔叶木硫酸盐蒸煮脱木素作用的影响[J]. 造纸信息 2010(08)
    • [17].甘蔗渣活性氧脱木素及其对纤维素酶解的影响[J]. 现代食品科技 2011(09)
    • [18].过氧化氢强化两段氧脱木素[J]. 中国造纸 2010(05)
    • [19].硫酸盐法蒸煮中黑液回用对脱木素速率的影响[J]. 国际造纸 2009(02)
    • [20].氧脱木素过程中氧自由基的产生及其脱木素选择性[J]. 中国造纸学报 2008(01)
    • [21].麦草脱木素的新方法——水力空化[J]. 国际造纸 2014(06)
    • [22].麦草的气穴辅助脱木素技术综述[J]. 国际造纸 2014(06)
    • [23].深度脱木素与低能耗DDS置换蒸煮[J]. 造纸科学与技术 2012(03)
    • [24].透明木材制备方法研究进展[J]. 现代化工 2019(08)
    • [25].氧脱木素效率的改善途径[J]. 纤维素科学与技术 2012(04)
    • [26].深度脱木素技术及其己烯糖醛酸的影响[J]. 纸和造纸 2010(12)
    • [27].深度脱木素技术对己烯糖醛酸的影响[J]. 湖北造纸 2010(03)
    • [28].活化、催化漂白与氧脱木素[J]. 纸和造纸 2009(05)
    • [29].用于漂白的工业大麻浆的制备[J]. 国际造纸 2013(03)
    • [30].美国科学家改造白杨树基因降低脱木素难度[J]. 福建纸业信息 2014(11)

    标签：;  ;  ;  ;  ;  

    三倍体毛白杨硫酸盐浆电化学介体催化脱木素和漂白及机理研究
    下载Doc文档

    猜你喜欢

    © 2024 毕速过 版权所有 鄂ICP备12018319号-5