桉木硫酸盐浆TCF漂白工艺的研究

论文摘要

我国造纸工业近几年发展迅速,但造纸用原料木材匾乏,所以林浆纸一体化是中国造纸工业发展的必由之路。桉树生长快,制浆造纸性能优良,是我国“林纸一体化”工程中重点推广的速生树种之一,发展桉树制浆对促进我国造纸工业的可持续发展具有重要意义。本论文以我国南方的速生桉木为原料,进行了硫酸盐蒸煮和全无氯（Total Chlorine Free,简称TCF）漂白的研究,比较了筛前和筛后硫酸盐浆TCF漂白的不同点,并分析了过氧化氢和压力过氧化氢漂白残留木素结构的异同点,为速生桉木的清洁制浆提供理论依据和技术支持。研究了桉木硫酸盐浆氧脱木素工艺条件,得出单段氧脱木素的较佳工艺条件为用碱量3.0%,时间80min,浆浓10%,温度90℃-100℃,氧压0.5Mpa。在氧脱木素其它条件不变的情况下,只改变氧脱木素的时间分配,确定出较佳的双氧脱木素工艺条件:O1段时间为20min,O2段时间为60min。两种氧脱木素的浆样性质相差不大,但双氧脱木素浆的粘度较单段提高了68.5mL/g。对桉木硫酸盐筛前浆和筛后浆分别进行TCF漂白的比较研究。结果表明:经过O/OQPo漂白后,筛前终漂浆白度为85.2%ISO,比筛后终漂浆的白度高4.2%ISO;粘度为648.8mL/g,比筛后终漂浆粘度高40.2mL/g,两者终漂浆的得率相差不大,都在97%左右。手抄片分析结果表明,筛后终漂浆的物理性能比筛前终漂浆的物理性能稍好。研究了滤液回用比例对过氧化氢漂白的影响。结果表明:随着滤液回用比例的增加,浆样的白度和粘度先增加后降低,得率逐渐升高。当回用比例在40%到60%之间时,浆样的白度在80%ISO以上,粘度在530mg/L以上,此时的白度增值率最高,粘度降低率最低。采用酶-弱酸水解方法对桉木螯合预处理,过氧化氢漂白,压力过氧化氢漂白浆中的木素进行了分离,利用红外光谱、紫外光谱和核磁共振波谱对木素结构的变化进行了分析。木素的红外光谱分析结果表明,三种木素均具有典型的木素红外光谱特征。Po段木素没有C=O伸缩振动,说明压力过氧化氢对羰基的破坏要比过氧化氢的多一些;P段和Po段木素在1224 cm-1和1125 cm-1处没有吸收峰,说明不存在紫丁香基C-O伸缩振动和紫丁香基苯环C-H振动,这说明在过氧化氢漂白过程中对紫丁香基的降解比较多。木素的紫外吸收光谱分析表明,三种木素在242nm和274nm处均有吸收,但是峰的强度依次减弱。木素的31P-NMR定量分析表明,木素中脂肪族羟基的含量是最高的;三种木素的总酚羟基含量依次减少,这说明在过氧化氢漂白过程中木素结构单元发生了开环反应;三种木素的羧基含量比较可以看出,Po段木素的羧基含量最低,这是因为在过氧化氢漂白过程中,过氧化氢与木素的反应是以将木素的侧链降解为主,使木素进一步的溶出。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 中国造纸工业的现状
• 1.1.2 中国造纸工业所面临的问题
• 1.1.3 节能减排是造纸工业的必由之路
• 1.2 中浓氧脱木素技术
• 1.2.1 中浓氧脱木素机理
• 1.2.2 氧脱木素影响因素
• 1.2.3 氧脱木素化学反应
• 1.2.4 氧脱木素工艺流程
• 1.3 过氧化氢漂白技术的研究
• 1.3.1 过氧化氢漂白机理
• 1.3.2 过氧化氢漂白的影响因素
• 1.3.3 提高过氧化氢漂白效率的途径
• 1.4 木素结构及其研究方法
• 1.4.1 木素及其结构
• 1.4.2 木素结构分析方法
• 1.5 本论文研究内容
• 第二章 桉木硫酸盐浆氧脱木素工艺的研究
• 2.1 原料和实验方法
• 2.1.1 实验原料
• 2.1.2 硫酸盐法蒸煮
• 2.1.3 氧脱木素
• 2.1.4 检测与分析
• 2.2 结果和讨论
• 2.2.1 硫酸盐法制浆
• 2.2.2 单段氧脱木素工艺的研究
• 2.2.3 双氧脱木素的研究
• 2.3 本章小结
• 第三章 筛前浆和筛后浆TCF 漂白的比较研究
• 3.1 原料和实验方法
• 3.1.1 实验原料
• 3.1.2 实验浆料的制备
• 3.1.3 桉木TCF 漂白
• 3.1.4 检测与分析
• 3.2 结果和讨论
• 3.2.1 桉木硫酸盐浆蒸煮结果
• 3.2.2 筛前浆与筛后浆单段氧脱木素的比较
• 3.2.3 筛前浆与筛后浆双氧脱木素的比较
• 3.2.4 筛前浆与筛后浆单双段氧脱木素的比较
• 3.2.5 筛前浆与筛后浆双氧脱木素浆压力过氧化氢漂白的比较
• 3.3 本章小结
• 第四章 滤液回用比例对过氧化氢漂白的影响
• 4.1 实验
• 4.1.1 实验原料
• 4.1.2 QP 漂白工艺
• 4.1.3 实验流程
• 4.1.4 检测与分析
• 4.2. 结果与讨论
• 4.2.1 过氧化氢漂白浆样性能的比较
• 4.2.2 浆样纤维形态比较
• 4.2.3 浆样显微镜的观察比较
• 4.3. 结论
• 第五章 桉木硫酸盐浆漂白过程木素结构的变化
• 5.1 原料和实验方法
• 5.1.1 原料
• 5.1.2 木素分离
• 5.1.3 木素试样的红外光谱分析
• 5.1.4 木素试样的紫外光谱分析
• P-NMR核磁共振'>5.1.5 木素试样的（31）^P-NMR核磁共振
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 木素样品的FT-IR 谱图分析
• 5.2.2 紫外光谱分析
• P-NMR 谱图及分析'>5.2.3 木素样品（31）^P-NMR 谱图及分析
• 5.2.4 木素结构分析
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢
• 附件