芦苇预水解硫酸盐法制人纤浆粕

论文摘要

以往生产人纤浆粕的主要原料是木材和棉短绒等天然纤维，然而，我国森林资源匮乏，棉田也有限，用以制浆粕将面临越来越大的困难。芦苇在我国分布广泛，产量高，如能成功用它来生产浆粕，将具有重要的现实意义。本文首先重点探索了以芦苇为原料，采用蒸煮工艺和漂白工艺制备高质量芦苇浆粕，并且对主要的工序进行优化，得到了优化参数。（1）水预水解的最佳工艺条件：液比1：6，最高温度175℃，保温时间75min，而最高温度、保温时间对预水解的影响较大。（2）硫酸盐蒸煮的最佳工艺参数：用碱量18%（对绝干原料，Na2O计），硫化度19%（Na2O计），保温时间75min。（3）ECF漂白流程采用D1-Ep-D2-A，其中二氧化氯的最佳工艺条件：终点pH值4，反应温度70℃，反应时间120min，总用氯量2%。ECF漂白得到芦苇浆粕的白度85.5%ISO，黏度636mL·g-1，α-纤维素95.7%，聚戊糖1.93%，灰分0.10%，铁含量18.5mg·kg-1。TCF漂白流程采用Op-PAC-Q-P-A，其中过氧乙酸段的最佳工艺条件：初始pH值7，反应温度70℃，反应时间60min，PAC用量2%。TCF漂白得到芦苇浆粕的白度86.6%ISO，黏度581mL·g-1，α-纤维素96%，聚戊糖2.01%，灰分0.06%，铁含量10.4mg·kg-1，并通过了浆粕的反应性能测试。同时，本文又探索了以芦苇预水解废液中分离的半纤维素为原料，通过醚化反应制备不同取代度的阳离子半纤维素。主要讨论了阳离子试剂用量、催化剂NaOH用量、反应时间及温度对取代度的影响。结果表明，当阳离子试剂与半纤维素质量比为0.8，NaOH与半纤维素质量比为0.08，反应时间为2h，温度为60℃时，可得到取代度为0.0217的阳离子半纤维素。通过红外光谱对改性前后半纤维素的结构进行表征，结果表明改性半纤维素大分子链上具有阳离子基团，证实了半纤维素确实发生了阳离子化反应。改性后的阳离子半纤维素对纸浆有明显的增强作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 芦苇原料的特点
• 1.3 芦苇的主要用途
• 1.4 芦苇制浆粕的研究现状
• 1.4.1 浆粕生产流程
• 1.4.2 浆粕的蒸煮工艺
• 1.4.2.1 亚硫酸盐法蒸煮
• 1.4.2.2 苛性钠法蒸煮
• 1.4.2.3 预水解硫酸盐法蒸煮
• 1.4.3 浆粕的漂白工艺
• 1.4.3.1 CEH 漂白
• 1.4.3.2 ECF 漂白
• 1.4.3.3 TCF 漂白
• 1.5 芦苇制浆粕预水解废液中半纤维素的综合利用
• 1.5.1 半纤维素的性质
• 1.5.2 半纤维素的分离方法
• 1.5.2.1 从脱木素的原料中分离
• 1.5.2.2 从植物原料中直接分离
• 1.5.3 半纤维素的改性
• 1.5.4 半纤维素的应用
• 1.6 选题的意义及主要研究内容
• 1.6.1 选题的意义
• 1.6.2 本课题主要研究的内容
• 1.6.3 难点及存在的问题
• 第二章 实验
• 2.1 实验药品及设备
• 2.1.1 实验药品
• 2.1.2 实验仪器与设备
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 原料准备
• 2.2.2 预水解
• 2.2.3 蒸煮工艺
• 2.2.4 漂白工艺
• 2.2.5 废液中半纤维素的提取和改性
• 2.2.5.1 半纤维的提取
• 2.2.5.2 半纤维素的改性
• 2.2.5.3 改性半纤维素对纸张性能的影响
• 第三章 结果与讨论
• 3.1 预水解实验结果分析
• 3.2 硫酸盐蒸煮工艺结果与分析
• 3.3 ECF 漂白工艺结果与分析
• 3.3.1 pH 值对芦苇浆粕 D1 段 ClO2 漂白结果的影响
• 3.3.2 反应温度对芦苇浆粕 D1 段 ClO2 漂白结果的影响
• 3.3.3 反应时间对芦苇浆粕 D1 段 ClO2 漂白结果的影响
• 3.3.4 总用氯量对芦苇浆粕 D1EpD2 漂白结果的影响
• 3.4 TCF 漂白工艺结果与分析
• 3.4.1 初始 pH 值对芦苇浆粕过氧乙酸漂白结果的影响
• 3.4.2 反应温度对芦苇浆粕过氧乙酸漂白结果的影响
• 3.4.3 反应时间对芦苇浆粕过氧乙酸漂白结果的影响
• 3.4.4 PAC 用量对芦苇浆粕过氧乙酸漂白结果的影响
• 3.5 不同漂白浆粕与木浆国标浆粕性能的比较
• 3.6 半纤维素改性结果与分析
• 3.6.1 分析预水解芦苇废液的化学组成
• 3.6.2 乙醇法提取废液中的半纤维素
• 3.6.3 半纤维素改性的结果分析
• 3.6.4 半纤维素与改性半纤维素红外光谱分析
• 3.7 阳离子半纤维素对纸张性能的影响
• 3.7.1 对阔叶木浆纸张物理性能的影响
• 3.7.2 对针叶木浆纸张物理性能的影响
• 第四章 经济概算
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢