竹子过氧化氢—氨法制浆及动力学研究

论文摘要

本论文用单因素实验方法研究了过氧化氢和氨水蒸煮粉单竹的工艺条件，最终确定此制浆方法的最佳工艺条件为：过氧化氢用量9％，氨水用量13％，氢氧化钠用量为8％，液比1：4，最高温度115℃，保温时间60min。采用此工艺蒸煮粉单竹，然后采用0．5mm、0．3mm、0．15mm的盘磨间隙进行三次磨浆，之后控制打浆度为45°SR进行抄片，手抄纸的成纸的裂断长4．85km、环压强度指数12．95N·m/g和紧度0．52／cm3，已经达到了瓦楞原纸国家标准（GB13023-91）中A级瓦楞原纸的要求。采用过氧化氢和氨水蒸煮粉单竹的最佳工艺条件进行蒸煮实验，研究其脱木素规律和反应历程。结果表明，蒸煮脱木素过程无初始脱木素阶段，其脱木素反应历程可以分为以下两个阶段：（1）大量脱木素阶段：室温升温至115℃下保温120min，木素脱除率为78．00％。（2）残余脱木素阶段：在115℃下保温120min以后的阶段，保温90分钟仅脱除了2．17％。过氧化氢和氨水蒸煮粉单竹脱木素在动力学表现出两个阶段，主要脱木素阶段和残余脱木素阶段。各阶段木素浓度对脱木素反应均拟为一级反应。主要和残余脱木素阶段的活化能分别为41．12 kJ／mol和50．32 kJ／mol。氢氧化钠浓度对脱木素反应级数在主要脱木素阶段为1．28级，残余脱木素阶段为0．98级。过氧化氢浓度对主要脱木素阶段的反应级数为0．85级，残余脱木素阶段为0．70级。氨水浓度对主要脱木素阶段的反应级数为1．55级，残余脱木素阶段为1．14级。最后得到粉单竹过氧化氢和氨水蒸煮脱木素动力学模型为：主要脱木素阶段：（?）残余脱木素阶段：（?）

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 研究背景
• 1.2 竹材开发利用的现状
• 1.2.1 我国的竹资源及其加工利用现状
• 1.2.2 竹材制浆造纸的历史和现状
• 1.3 APMP制浆技术
• 1.4 PA法无污染制浆技术
• 1.5 氧化氨水制浆技术
• 1.6 过氧化氢和氨水预蒸煮竹子制半化学浆的理论依据
• 1.6.1 氨水脱木素能力
• 1.6.2 过氧化氢脱木素能力
• 1.6.3 竹子原料的纤维形态、化学组成与制浆性能
• 1.6.4 竹子生产半化学浆
• 1.7 国际、国内瓦楞原纸的生产现状
• 1.8 本课题研究的主要内容
• 1.9 本课题研究的意义
• 第二章 过氧化氢和氨水蒸煮竹子的工艺
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 原料
• 2.1.2 主要化学药品
• 2.2 蒸煮实验方案的选择
• 2.3 结果讨论和分析
• 2.3.1 最高温度对木素脱除的影响
• 2.3.2 保温时间对木素脱除的影响
• 2.3.3 过氧化氢用量对木素脱除的影响
• 2.3.4 氨水用量对木素脱除的影响
• 2.4 本章结论
• 第三章 过氧化氢-氨水制浆纸张性能的研究
• 3.1 实验仪器设备
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 打浆方法
• 3.2.2 抄片
• 3.2.3 物理性能的检测
• 3.3 纸张性能分析
• 3.3.1 不同过氧化氢用量纸张性能分析
• 3.3.2 不同氨水用量纸张性能分析
• 3.4 重试实验
• 3.5 本章结论
• 第四章 蒸煮过程中脱木素溶出历程研究
• 4.1 材料和方法
• 4.2 分析检测方法
• 4.3 结果与分析
• 4.3.1 木素含量与保温时间的关系
• 4.3.2 木素溶出率与保温时间的关系
• 4.3.3 木素溶出率与得率的关系
• 4.4 本章结论
• 第五章 蒸煮脱木素动力学研究
• 5.1 实验与方法
• 5.1.1 蒸煮及分析
• 5.1.2 数据处理
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 温度对脱木素的影响
• -]对脱木素的反应级数'>5.2.2 [OH^-]对脱木素的反应级数
• 2O₂浓度对脱木素的反应级数'>5.2.3 H₂O₂浓度对脱木素的反应级数
• 3·H₂O浓度对脱木素的反应级数'>5.2.4 NH₃·H₂O浓度对脱木素的反应级数
• 5.3 竹子过氧化氢和氨水蒸煮脱木素动力学模型
• 5.4 本章结论
• 总结及今后工作建议
• 总结
• 建议
• 附表1 本论文所引用的造纸标准
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表论文