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Cu²⁺/Co²⁺催化漂白桉木浆工艺与机理研究

作　者: 沈云霞
导　师: 周学飞
学　校: 昆明理工大学
专　业: 制浆造纸工程
关键词: 桉木硫酸盐浆醋酸铜醋酸钴过硫酸铵催化预处理木素结构降解机理
分类号: TS745
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

近年来,随着国民经济的高速发展,市场对某些纸张白度有一定的要求,对造纸工业排放要求也越来越严格。推行清洁生产、减少含氯漂白剂的使用、采用无氯漂剂进行无污染漂白是漂白技术发展的必然趋势。为此,许多国家进行了全无氯漂白(TCF)的研究和应用,提高TCF漂白效率则是该领域的研究关键。为了发展新型无(少)污染漂白技术,本试验试图用催化剂的方法来解决纸浆漂白过程中的污染问题,以Cu2+/Co2+为催化预处理,提高雷林102号桉木硫酸盐浆TCF漂白效率,研究漂白工艺和漂白过程木素与催化剂的相互作用,提供催化预处理提高漂白效率的原理。本论文采用Cu2+/Co2+、过硫酸盐、醋酸、02形成催化预处理系统,研究了催化预处理系统及后续段漂白,得出终漂纸浆白度、粘度、物理强度,UV检测废水中木素降解物质,评价催化预处理的优缺点。催化预处理较适宜的条件为：(1)Cu2+用量0.01%,过硫酸铵的用量与Cu2+与摩尔比为2：1,HAc用量20%,常压通氧,浆浓5%,温度70℃。(2)Co2+用量0.01%,过硫酸铵的用量与Co2+与摩尔比为2：1,HAC用量20%,常压通氧,浆浓5%,温度70℃。(3)Cu2+/Co2+用量0.01%,Cu2+/Co2+之比为1：1,过硫酸铵的用量与Cu2+/Co2+与摩尔比为2：1,HAc用量20%,常压通氧,浆浓5%,温度70℃,时间2h。桉木硫酸盐氧脱浆经由Cat-Ep-P流程漂白后的白度和粘度分别：Cu2+催化预处理下白度为82.9%ISO,粘度为787 mL·g-1；Co2+催化预处理下白度为82.2%ISO,粘度为791mL·g-1；Cu2+/Co2+催化预处理下白度为81.9%ISO,粘度为762 mL·g-1,终漂浆白度分别比空白样增加了5.6%ISO、4.9%ISO、4.6%ISO,粘度非但没有降低反而有所提升。利用红外光谱(FTIR)、凝胶渗透色谱(GPC)、核磁共振波谱(1H-NMR)、元素分析、气相色谱—质谱联用(GC-MS)等测试手段对Cu2-/Co2+催化预处理前后的雷林102号桉木硫酸盐氧脱浆残余木素结构的变化和降解产物的类型进行分析,从而探讨桉木浆木素在Cu2+/Co2+催化预处理及漂白过程中的降解机理。

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摘要 4-5ABSTRACT 5-7目录 7-10第一章绪论 10-17 1.1 研究背景 10-11 1.1.1 制浆造纸的科学展 10 1.1.2 中国造纸工业面临问题 10-11 1.1.2.1 木材纤维原料的缺 10 1.1.2.2 造纸工业的污染问 10-11 1.2 人工桉木速生材状况 11 1.2.1 桉木资源 11 1.2.2 桉木速生材制浆造纸性能 11 1.2.2.1 桉木的化学组份、纤维形态和材密度 11 1.3 纸浆漂白技术的发展 11-13 1.3.1 传统的含氯漂白 12 1.3.2 纸浆的全无氯漂白(TCF)新技术的发 12-13 1.4 木素的结构及其制浆漂白过程中的变化研究 13-16 1.4.1 木素 13 1.4.2 木素的化学构造 13-16 1.4.2.1 木素的功能基 13-14 1.4.2.2 木素的结构单元 14 1.4.2.3 木素结构单元间的联接 14-16 1.4.3 木素的结构分析 16 1.5 本研究工作的目的意义和主要内容 16-17 1.5.1 研究工作的目的及意义 16 1.5.2 研究工作的主要内容 16-17第二章催化预处理漂白桉木氧脱浆工艺条件的初探 17-26 2.1 原料和方法 17-19 2.1.1 原料 17 2.1.2 硫酸盐桉木浆 17 2.1.3 氧脱木素硫酸盐桉木浆 17-18 2.1.4 催化预处理 18 2.1.5 后续漂段工艺条件 18 2.1.6 分析测试方法 18-19 2.2 结果与讨论 19-25 2.3 本章小结 25-26第三章蒸煮、氧脱木素及漂白中木素分子量的变化 26-34 3.1 原料和方法 26-29 3.1.1 原料 26-27 3.1.2 木素提取实验方法 27 3.1.3 木素样品的乙酰化 27 3.1.4 元素组成分析 27-29 3.1.5 凝胶渗透色谱分析(GPC) 29 3.2 结果与讨论 29-33 3.2.1 元素组成分析结果 29 3.2.2 蒸煮、氧脱、漂白过程中木素分子量变化 29-33 3.2.2.1 桉木浆在三种预处理过程中木素分子量的变化 30-32 3.2.2.2 木素的多分散性 32-33 3.3 本章小结 33-34第四章桉木蒸煮、氧脱木素及漂白过程中木素的结构变化 34-46 4.1 原料与实验方法 34-35 4.1.1 木素试样 34 4.1.2 主要试剂 34 4.1.2.1 红外光谱仪分析的主要试剂 34 4.1.2.2 ~1H-NMR的主要试剂 34 4.1.3 实验方法 34-35 4.1.3.1 红外光谱仪分析 34 4.1.3.2 ~1H-NMR分析 34-35 4.2 结果与讨论 35-45 4.2.1 红外光谱分析 35-38 4.2.2 ~1H-NMR 38-45 4.2.2.1 ~1H-NMR分析 38-45 4.3 本章小结 45-46第五章纸浆漂白降解产物的分析 46-54 5.1 原料与实验方法 46-49 5.1.1 催化预处理的漂白废液的收集 46 5.1.2 漂白废水中木素降解产物 46 5.1.2.1 二氯甲烷三段萃取 46 5.1.3 实验方法 46-48 5.1.4 混合漂白废水的收集与UV分析 48-49 5.2 结果与讨论 49-53 5.2.1 木素降解产物GC-MS分析 49-52 5.2.2 木素降解产物UV分析 52-53 5.3 本章小结 53-54第六章总结 54-56 6.1 主要研究结论 54-55 6.2 本研究的创新之处 55 6.3 笔者对今后工作的建议 55-56致谢 56-57参考文献 57-63附录 63

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