棉纤维素强化氧化清洁工艺的研究

论文摘要

传统的棉纤维素生产是以棉短绒为原料,经过高温碱法蒸煮、次氯酸钠漂白等工序制得。蒸煮与漂白是精制棉生产的主要环节,也是制浆工业污染物的产生环节。蒸煮工段产生的黑液COD值高,有机质浓度高,粘度大,pH值高,色泽深,不易处理,产品得率低。次氯酸钠漂白,产生了大量的二噁英,这些问题均严重束缚了我国棉短绒制浆行业的发展。如何使企业摆脱末端治理方式,使其改变落后的传统工艺发展清洁工艺,是摆在科研工作者面前的重大实践和理论问题。本课题对强化氧化制浆工艺进行了研究,从源头上消除了污染,改变了高耗能、高耗水、高污染的状况,降低了制浆成本,是实现该行业可持续发展的必由之路。本论文将高级氧化技术应用于制浆过程,对强化氧化清洁工艺的制备条件进行了探索和研究,确定了适宜的制浆条件,并且筛选了不同的助剂以及复合配方,来考察了对棉浆粕的得率、聚合度、白度和COD量等指标的影响。实验结果表明：(1)通过精制棉强化氧化清洁工艺与传统工艺对比发现,强化氧化清洁工艺的液比降低,实现了高浓连续制浆；为了得到同一聚合度,将降聚时间由150min缩短到20min,最高温度由160℃降低至不到100℃,反应条件温和,减少了制浆过程中能量的消耗。制浆过程中吨浆COD的排放量由400kg降至120kg。(2)通过筛选助剂,优化了制浆工艺条件,使制浆得率提高3%—6%,棉浆白度大大提高9.5%ISO。(3)选用几种方法处理精制棉废水进行实验,发现采用每种方法都有各自的局限性。因此,面临废水的治理难度、环境的污染,发展新型清洁制浆工艺是刻不容缓的。(4)通过对强化氧化工艺与传统老工艺的制浆残液的表征,结果表明,采用清洁制浆新工艺后,木素的主要发色基团和助色基团被氧化。

论文目录

• 学位论文数据集
• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• Contents
• 前言
• 第一章 文献综述
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 精制棉行业在国民经济中的地位及作用
• 1.1.2 精制棉行业面临的问题
• 1.1.3 高级氧化技术在制浆废水处理中的应用
• 1.2 清洁制浆工艺研究进展
• 1.2.1 开展清洁生产的目的
• 1.2.2 制浆造纸工业推行清洁生产的必要性
• 1.2.3 深度脱木素技术
• 1.2.4 漂白技术
• 1.2.5 助剂在制浆中的应用
• 1.3 木素的研究方法
• 1.3.1 氢氧化钠制浆中木素的反应
• 1.3.2 过氧化氢与木素的反应
• 1.3.3 光谱在木素结构研究上的应用
• 1.4 研究内容
• 第二章 强化氧化清洁工艺的研究
• 2.1 强化氧化清洁工艺与传统工艺对比
• 2.1.1 工艺流程
• 2.1.1.1 传统工艺流程
• 2.1.1.2 强化氧化清洁工艺流程
• 2.1.2 实验材料及试剂
• 2.1.2.1 棉短绒
• 2.1.2.2 羟基自由基活性氧
• 2.1.3 实验分析与检测
• 2.1.4 添加助剂的工艺比较
• 2.1.5 新老工艺对比
• 2.2 助剂对清洁制浆工艺影响
• 2.2.1 工艺条件的选择
• 2.2.1.1 实验助剂
• 2.2.1.2 实验方法
• 2.2.1.3 结果与讨论
• 2.2.2 助剂投加量实验
• 2.2.2.1 实验条件
• 2.2.2.2 单个助剂的结果与讨论
• 2.2.2.3 复合助剂的结果与讨论
• 2.3 研究小结
• 第三章 精制棉废水的处理研究
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 实验机理
• 3.1.2 实验废水与药剂
• 3.1.3 实验方法
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 Fenton法处理棉浆废水
• 3.2.2 过氧化钙法处理棉浆废水
• 3.2.3 混凝法处理棉浆废水
• 3.3 研究小结
• 第四章 不同制浆工艺的残液红外光谱分析
• 4.1 红外光谱的原理
• 4.2 样品制备和检测
• 4.3 结果与讨论
• 第五章 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者及导师简介