麦草碱性亚硫酸盐深度脱木素蒸煮及其漂白特性

论文摘要

麦草作为生物质具有很高的开发价值和广阔的前景。利用碱性亚硫酸盐（ASP）蒸煮及其漂白特性对开发利用麦草资源是及其重要的。首次提出了麦草ASP （Alkaline Sulphite pulping）制浆生物炼制的理念。研究了总用碱量、亚硫酸化度、温度和时间对麦草ASP法蒸煮的深度脱木素特性和木素磺化的影响,并结合耐热耐碱木聚糖酶预处理（X）及氧脱木素（0）工艺,初探X、O对ASP浆木质素特性的影响,研究麦草ASP的环境友好型ECF和TCF漂白。结果表明：1.麦草ASP法具有高的深度脱木素选择性,同时木素磺化与深度脱木素选择性具有一致性。在总用碱量18.0%,亚硫酸化度85.0%,升温至168℃,保温150min时,纸浆卡伯值为8.8,得率56.8%,浆料粘度为33.3mPa·s,黑液中磺酸基含量达2.16mmol/g。从纸浆基本性能及木素磺化的特性考虑,ASP法具有良好的制浆生物炼制的特性。2.X、0对ASP浆均具有深度选择性。随着X用量的增多,纸浆保持较高的得率,卡伯值略有下降,粘度呈现先上升后下降的趋势。在酶用量为5.OIU/g时,麦草ASP得率为93.5%,此时卡伯值为6.4,浆料粘度为41.1mPa.s,木素脱除率达到33.1%。随着用碱量的升高,纸浆得率略有下降,卡伯值呈现明显下降趋势,浆料粘度略有变化。在用碱量为2.0%时,氧脱木素效果较好,麦草ASP得率为88.9%,此时卡伯值为4.7,粘度为30.OmPa.s,木素脱除率达到52.5%。3.在同等ECF和TCF条件下漂白,X、O均表现出有效的助漂作用,均可以提高各段白度,X的使用可以保证纸浆终漂粘度上升,同等漂白程度下较ASP浆白度提高约1.0%ISO,而氧脱木素使得ASP浆粘度基本保持不变的前提下,终漂白度也有约1.0%ISO的提高。4.木聚糖酶预处理和氧脱木素对浆料木素非缩合程度、木素侧链特征、纤维素主要化学特征基团以及纤维素的结晶度等几乎无影响。对比麦草Soda-AQ化学浆可知,ASP浆中的残余木素缩合程度较低,对木质素β-0-4结构降解较多。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 立题依据
• 1.3 研究的内容、技术路线、目的和意义
• 1.3.1 主要内容
• 1.3.2 技术路线
• 1.3.3 研究的目的及意义
• 1.4 本课题的创新之处
• 2 文献综述
• 2.1 中国造纸工业发展现状
• 2.2 非木材纤维原料的利用现状
• 2.2.1 非木材（麦草）纤维原料制浆的特征
• 2.2.2 非木材（麦草）纤维原料制浆面临的困难
• 2.3 麦草蒸煮技术
• 2.3.1 传统碱法的改进
• 2.3.1.1 通氧的碱法蒸煮
• 2.3.1.2 添加助剂法
• 2.3.1.3 氢氧化钾法
• 2.3.1.4 石灰-磷酸-氧法
• 2.3.2 亚硫酸盐法的改进
• 2.3.2.1 亚硫酸盐-蒽醌法
• 2.3.2.2 绿氧法
• 2.3.2.3 亚硫酸盐-乙醇-水法
• 2.3.2.4 麦草碱性亚硫酸盐蒸煮中可能的反应机理
• 2.3.3 溶剂制浆
• 2.3.3.1 甲醛制浆
• 2.3.3.2 乙醇制浆
• 2.4 环境友好漂白
• 2.4.1 氧脱木素技术
• 2.4.2 生物漂白
• 2.4.3 改进的二氧化氯漂白
• 2.4.4 过氧化氢漂白
• 3 实验原料与方法
• 3.1 实验原料
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 麦草碱性亚硫酸盐制浆
• 3.2.1.1 蒸煮药液
• 3.2.1.2 麦草ASP蒸煮
• 3.2.2 耐热耐碱木聚糖酶预处理
• 3.2.2.1 木聚糖酶
• 3.2.2.2 缓冲液的配制
• 3.2.2.3 木聚糖酶活力的测定
• 3.2.2.4 木聚糖酶预处理
• 3.2.3 氧脱木素
• 0E₁D₁D₂漂白'>3.2.4 D₀E₁D₁D₂漂白
• 3.2.4.1 二氧化氯水溶液的制备
• 0E₁D₁D₂漂白漂白工艺'>3.2.4.2 D₀E₁D₁D₂漂白漂白工艺
• 1（PO）₂漂白'>3.2.5 （PO）₁（PO）₂漂白
• 3.2.5.1 酸处理
• 1（PO）₂漂白工艺'>3.2.5.2 （PO）₁（PO）₂漂白工艺
• 3.2.6 黑液特性分析
• 3.2.6.1 pH值
• 3.2.6.2 黑液固形物、残余亚硫酸钠、磺酸基
• 3.2.7 浆料特性分析
• 3.2.7.1 卡伯值
• 3.2.7.2 粘度
• 3.2.7.3 白度
• 3.2.8 纸页的抄造
• 3.2.9 化学分析
• 3.2.9.1 木素含量
• 3.2.9.2 碱性硝基苯氧化
• 3.2.9.3 臭氧解
• 3.2.10 物理分析
• 3.2.10.1 红外光谱
• 3.2.10.2 X-射线衍射
• 3.2.10.3 扫描电镜
• 4 结果与讨论
• 4.1 ASP法深度脱木素选择性
• 4.1.1 用碱量对ASP深度脱木素的影响
• 4.1.2 亚硫酸化度对ASP深度脱木素的影响
• 4.1.3 温度对ASP深度脱木素的影响
• 4.1.4 时间对ASP深度脱木素的影响
• 4.1.5 小结
• 4.2 ASP浆木聚糖酶预处理和氧脱木素特性比较
• 4.2.1 木聚糖酶预处理对ASP浆脱木素性能的影响
• 4.2.2 氧脱木素对麦草ASP脱木素性能的影响
• 4.2.3 ASP浆木聚糖酶预处理和氧脱木素选择性的比较
• 4.2.4 小结
• 0ED₁D₂漂白特性'>4.3 ASP浆D₀ED₁D₂漂白特性
• 0ED₁D₂各段白度的影响'>4.3.1 X、O对D₀ED₁D₂各段白度的影响
• 4.3.2 X、O对ASP浆碱抽提后的影响
• 4.3.3 X、O对浆料终漂性能的影响
• 4.3.4 小结
• 1（PO）₂漂白特性'>4.4 ASP浆（PO）₁（PO）₂漂白特性
• 4.4.1 A对X、O-ASP浆的影响
• 2O₂对X、O-ASP浆各段白度的影响'>4.4.2 H₂O₂对X、O-ASP浆各段白度的影响
• 2O₂用量对X、O-ASP浆各段粘度的影响'>4.4.3 H₂O₂用量对X、O-ASP浆各段粘度的影响
• 1（PO）₂漂白各段的得率'>4.4.4 （PO）₁（PO）₂漂白各段的得率
• 4.4.5 小结
• 0ED₁D₂与（PO）₁（PO）₂的比较'>4.4.6 D₀ED₁D₂与（PO）₁（PO）₂的比较
• 4.5 ASP、X-ASP和O-ASP浆残余木质素特性
• 4.5.1 对残余木素含量的影响
• 4.5.2 对残余木素缩合程度的影响
• 4.5.3 对残余木素β-O-4结构的影响
• 4.5.4 对官能团特征的影响
• 4.5.5 对纤维素结晶度的影响
• 4.5.6 对纤维表面形态的影响
• 4.5.7 小结
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 对未来工作的建议
• 6 参考文献
• 详细摘要
• ABSTRACT