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慈竹化机浆工艺技术及漂白机理的研究

作　者: 梁芳敏
导　师: 沈葵忠
学　校: 中国林业科学研究院
专　业: 制浆造纸工程
关键词: 慈竹 化学机械浆 化学预处理 过氧化氢漂白 磨木木素
分类号: TS745
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 51次
引　用: 2次
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内容摘要


本文以慈竹为研究对象,对比研究了五种不同预处理方式及其浸渍效果;分别对预处理后物料进行制浆和漂白操作,比较不同预处理方式对制浆性能的影响;综合考虑技术经济因素,提出了适宜的化学预处理条件;研究了慈竹CTMP浆的漂白性能并探讨了漂白机理。分析了慈竹的化学组成、纤维形态等材性特征,结果表明,慈竹纤维的平均长度为1.68mm,平均宽度17.5un,长宽比为71.3。化学组分分析结果显示,慈竹竹材的抽出物含量较高（1%NaOH抽出物25.95%,热水抽出物5.42%,苯醇抽出物2.12%）,灰分（1.60%）小于大多数禾本科材料。筛选合格后竹片室温浸泡过夜,滤去多余水分,105oC蒸汽预汽蒸10分钟,MSD挤压（压缩比1:4）,挤压后物料分别采用了中性亚硫酸钠、碱性过氧化氢、碱性亚硫酸钠、氢氧化钠及亚硫酸氢钠等五种化学药剂进行预浸,进行磨浆和漂白。综合考察慈竹制化机浆的磨浆性能、漂白性能、强度性能及污染负荷,碱性过氧化氢预处理和中性亚硫酸钠预处理具有相对优势,可以作为慈竹制漂白化机浆的适宜处理方式。碱性过氧化氢适宜的预处理条件为:NaOH用量1.5%,H2O2用量2%、DTPA用量0.2%,温度75oC,预浸反应时间30min,预处理浓度25%。中性亚硫酸钠适宜的预处理条件为:Na2CO3用量2%,Na2SO3用量2%、DTPA用量0.2%,温度75oC,预浸反应时间30min,预处理浓度25%。研究了碱性过氧化氢预处理制慈竹化机浆的漂白性能。结果表明,慈竹化机浆的漂白性能比较差,当过氧化氢用量超过8%时,过氧化氢的漂白效率下降,单位漂白药剂用量的白度增值低于1.5%,当将H2O2用量提升至30%时,漂后竹浆的白度也仅为63%ISO,可见,到一定过氧化氢用量水平后,漂剂用量的继续增加,漂白效率下降,并且漂白纸浆得率损失迅速提高（2%H2O2用量时,得率为95.7%,30%H2O2用量时,得率为85.5%）,漂白废水的污染负荷急剧上升,30%H2O2用量条件下污染负荷高达209.1kg.t-1,木素溶出率也随之增加。使用现代光谱分析技术,对慈竹原料、漂白前后化机浆的木质素结构变化进行了研究。结果表明:慈竹木质素为G-S-H型木质素,其中愈疮木基结构单元约占32.6%,紫丁香基结构单元约占38.4%,对羟基苯基结构单元约占29.0%。漂白前后竹化机浆UV-Vis光谱分析测定结果表明,竹浆使用过氧化氢漂白主要破坏了木质素中的醛基和羰基结构,同时对可见光吸收影响较大的醌型结构也有一定破坏作用,但随着过氧化氢用量的增加,木质素结构中醌型结构的改变越来越困难。慈竹化机浆木质素中存在一些抗拒过氧化氢漂白脱色的醌型结构,是导致慈竹化机浆难以被过氧化氢漂白至较高白度的原因之一。

全文目录


摘要  5-7
Abstract  7-12
表目录  12-13
图目录  13-15
第一章 绪论  15-25
  1.1 引言  15-17
    1.1.1 研究背景  16
    1.1.2 研究目的和意义  16-17
    1.1.3 项目来源与经费支持  17
  1.2 国内外研究现状与评述  17-22
    1.2.1 CTMP 制浆技术的发展  17
    1.2.2 化学预处理方法  17-18
    1.2.3 竹材CTMP 制浆技术的研究现状  18-19
    1.2.4 化机浆H_2O_2 漂白研究现状  19-20
    1.2.5 机械浆木质素分析手段  20-22
    1.2.6 研究评述  22
  1.3 研究目标和主要研究内容  22-23
    1.3.1 研究目标  22
    1.3.2 主要研究内容  22-23
  1.4 研究技术路线  23-25
第二章 慈竹化机浆化学预处理条件优化  25-36
  2.1 引言  25
  2.2 试验材料与方法  25-28
    2.2.1 试验材料  25
    2.2.2 试验方法  25-27
    2.2.3 检测方法  27-28
    2.2.4 设备与仪器  28
  2.3 结果与讨论  28-34
    2.3.1 慈竹原料特征  28-30
    2.3.2 浸渍得率及残液分析  30-32
    2.3.3 磨浆比能耗比较  32-33
    2.3.4 预处理用药条件对漂白性能的影响  33-34
  2.4 本章小结  34-36
第三章 不同化学预处理方式制浆性能比较  36-54
  3.1 引言  36
  3.2 试验材料与方法  36-38
    3.2.1 试验材料  36
    3.2.2 试验方法  36-37
    3.2.3 检测方法  37-38
    3.2.4 主要设备及仪器  38
  3.3 结果与讨论  38-52
    3.3.1 过氧化氢漂白NaOH 用量的优化  38-43
    3.3.2 漂白性能比较  43-44
    3.3.3 磨浆能耗比较  44-45
    3.3.4 纸浆物理、强度及光学性能分析  45-50
    3.3.5 纤维形态分析  50
    3.3.6 污染负荷比较  50-52
  3.4 本章小结  52-54
第四章 慈竹化机浆的漂白性能  54-66
  4.1 引言  54
  4.2 试验材料及方法  54-56
    4.2.1 试验材料  54-55
    4.2.2 试验方法  55
    4.2.3 检测方法  55-56
  4.3 结果与讨论  56-64
    4.3.1 NaOH 用量对过氧化氢漂白的影响  56-58
    4.3.2 pH 对慈竹化机浆漂白的影响  58-59
    4.3.3 漂白效率  59-60
    4.3.4 漂白得率及污染负荷  60-61
    4.3.5 返黄性能  61-62
    4.3.6 制浆漂白过程中化学组份的变化  62-64
  4.4 本章小结  64-66
第五章 慈竹化机浆漂白机理的探讨  66-82
  5.1 引言  66-67
  5.2 试验材料与方法  67-70
    5.2.1 试验材料  67
    5.2.2 磨木木素的制备  67-68
    5.2.3 磨木木素的分析及测试  68-69
    5.2.4 硝基苯氧化  69-70
    5.2.5 纸浆的UV-Vis 光谱分析  70
  5.3 结果与讨论  70-81
    5.3.1 元素分析及化学式  70-71
    5.3.3 木质素~1H-NMR 波谱分析  71-73
    5.3.4 木质素的硝基苯氧化  73-75
    5.3.5 磨木木素红外光谱分析  75-77
    5.3.6 纸浆的UV-Vis 光谱  77-81
  5.4 本章小结  81-82
第六章 总结  82-84
  6.1 论文主要结论  82-83
  6.2 论文的创新点  83
  6.3 对今后工作的建议  83-84
参考文献  84-89
在读期间的学术研究  89-91
致谢  91

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中图分类: > 工业技术 > 轻工业、手工业 > 造纸工业 > 制浆工艺 > 漂白
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