慈竹化机浆工艺技术及漂白机理的研究

论文摘要

本文以慈竹为研究对象,对比研究了五种不同预处理方式及其浸渍效果;分别对预处理后物料进行制浆和漂白操作,比较不同预处理方式对制浆性能的影响;综合考虑技术经济因素,提出了适宜的化学预处理条件;研究了慈竹CTMP浆的漂白性能并探讨了漂白机理。分析了慈竹的化学组成、纤维形态等材性特征,结果表明,慈竹纤维的平均长度为1.68mm,平均宽度17.5un,长宽比为71.3。化学组分分析结果显示,慈竹竹材的抽出物含量较高（1%NaOH抽出物25.95%,热水抽出物5.42%,苯醇抽出物2.12%）,灰分（1.60%）小于大多数禾本科材料。筛选合格后竹片室温浸泡过夜,滤去多余水分,105oC蒸汽预汽蒸10分钟,MSD挤压（压缩比1:4）,挤压后物料分别采用了中性亚硫酸钠、碱性过氧化氢、碱性亚硫酸钠、氢氧化钠及亚硫酸氢钠等五种化学药剂进行预浸,进行磨浆和漂白。综合考察慈竹制化机浆的磨浆性能、漂白性能、强度性能及污染负荷,碱性过氧化氢预处理和中性亚硫酸钠预处理具有相对优势,可以作为慈竹制漂白化机浆的适宜处理方式。碱性过氧化氢适宜的预处理条件为:NaOH用量1.5%,H2O2用量2%、DTPA用量0.2%,温度75oC,预浸反应时间30min,预处理浓度25%。中性亚硫酸钠适宜的预处理条件为:Na2CO3用量2%,Na2SO3用量2%、DTPA用量0.2%,温度75oC,预浸反应时间30min,预处理浓度25%。研究了碱性过氧化氢预处理制慈竹化机浆的漂白性能。结果表明,慈竹化机浆的漂白性能比较差,当过氧化氢用量超过8%时,过氧化氢的漂白效率下降,单位漂白药剂用量的白度增值低于1.5%,当将H2O2用量提升至30%时,漂后竹浆的白度也仅为63%ISO,可见,到一定过氧化氢用量水平后,漂剂用量的继续增加,漂白效率下降,并且漂白纸浆得率损失迅速提高（2%H2O2用量时,得率为95.7%,30%H2O2用量时,得率为85.5%）,漂白废水的污染负荷急剧上升,30%H2O2用量条件下污染负荷高达209.1kg.t-1,木素溶出率也随之增加。使用现代光谱分析技术,对慈竹原料、漂白前后化机浆的木质素结构变化进行了研究。结果表明:慈竹木质素为G-S-H型木质素,其中愈疮木基结构单元约占32.6%,紫丁香基结构单元约占38.4%,对羟基苯基结构单元约占29.0%。漂白前后竹化机浆UV-Vis光谱分析测定结果表明,竹浆使用过氧化氢漂白主要破坏了木质素中的醛基和羰基结构,同时对可见光吸收影响较大的醌型结构也有一定破坏作用,但随着过氧化氢用量的增加,木质素结构中醌型结构的改变越来越困难。慈竹化机浆木质素中存在一些抗拒过氧化氢漂白脱色的醌型结构,是导致慈竹化机浆难以被过氧化氢漂白至较高白度的原因之一。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 表目录
• 图目录
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 研究目的和意义
• 1.1.3 项目来源与经费支持
• 1.2 国内外研究现状与评述
• 1.2.1 CTMP 制浆技术的发展
• 1.2.2 化学预处理方法
• 1.2.3 竹材CTMP 制浆技术的研究现状
• 2O₂ 漂白研究现状'>1.2.4 化机浆H₂O₂漂白研究现状
• 1.2.5 机械浆木质素分析手段
• 1.2.6 研究评述
• 1.3 研究目标和主要研究内容
• 1.3.1 研究目标
• 1.3.2 主要研究内容
• 1.4 研究技术路线
• 第二章 慈竹化机浆化学预处理条件优化
• 2.1 引言
• 2.2 试验材料与方法
• 2.2.1 试验材料
• 2.2.2 试验方法
• 2.2.3 检测方法
• 2.2.4 设备与仪器
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 慈竹原料特征
• 2.3.2 浸渍得率及残液分析
• 2.3.3 磨浆比能耗比较
• 2.3.4 预处理用药条件对漂白性能的影响
• 2.4 本章小结
• 第三章 不同化学预处理方式制浆性能比较
• 3.1 引言
• 3.2 试验材料与方法
• 3.2.1 试验材料
• 3.2.2 试验方法
• 3.2.3 检测方法
• 3.2.4 主要设备及仪器
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 过氧化氢漂白NaOH 用量的优化
• 3.3.2 漂白性能比较
• 3.3.3 磨浆能耗比较
• 3.3.4 纸浆物理、强度及光学性能分析
• 3.3.5 纤维形态分析
• 3.3.6 污染负荷比较
• 3.4 本章小结
• 第四章 慈竹化机浆的漂白性能
• 4.1 引言
• 4.2 试验材料及方法
• 4.2.1 试验材料
• 4.2.2 试验方法
• 4.2.3 检测方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 NaOH 用量对过氧化氢漂白的影响
• 4.3.2 pH 对慈竹化机浆漂白的影响
• 4.3.3 漂白效率
• 4.3.4 漂白得率及污染负荷
• 4.3.5 返黄性能
• 4.3.6 制浆漂白过程中化学组份的变化
• 4.4 本章小结
• 第五章 慈竹化机浆漂白机理的探讨
• 5.1 引言
• 5.2 试验材料与方法
• 5.2.1 试验材料
• 5.2.2 磨木木素的制备
• 5.2.3 磨木木素的分析及测试
• 5.2.4 硝基苯氧化
• 5.2.5 纸浆的UV-Vis 光谱分析
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 元素分析及化学式
• 1H-NMR 波谱分析'>5.3.3 木质素¹H-NMR 波谱分析
• 5.3.4 木质素的硝基苯氧化
• 5.3.5 磨木木素红外光谱分析
• 5.3.6 纸浆的UV-Vis 光谱
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结
• 6.1 论文主要结论
• 6.2 论文的创新点
• 6.3 对今后工作的建议
• 参考文献
• 在读期间的学术研究
• 致谢