硫酸盐竹浆助剂强化的氧脱木素的研究

摘要

本文探讨了高卡伯值硫酸盐竹浆氧脱木素的优化工艺条件,合成了多种复合型氧脱木素助剂,探讨了添加助剂的氧脱木素优化工艺条件,及其后续ECF、TCF漂白。为竹浆氧脱木素技术的工业化应用提供理论依据。 首先优化了不添加助剂的氧脱木素工艺条件。对卡伯值22.7,黏度987cm3/g的硫酸盐竹浆,氧脱木素的优化工艺条件是:NaOH用量4％,MgSO4用量0.6％,温度90℃,反应时间40min,氧压0.5 MPa。氧脱木素后,卡伯值8.6,脱木素率62.11％,黏度822cm3/g,黏度损失率16.72％。竹浆卡伯值27.5,黏度1016cm3/g时的优化工艺条件是:NaOH用量4％,MgSO4用量0.5％,温度100℃,反应时间60min,氧压0.5 MPa。氧脱木素后,卡伯值11.8,脱木素率57.09％,黏度855cm3/g,黏度损失率15.85％。 在实验室自行制备15种氧脱木素助剂,从中筛选出性能稳定,效果明显的三种：OB、OC、OD。 优化了添加助剂的氧脱木素工艺条件。竹浆卡伯值22.7,黏度987cm3/g时的优化工艺条件是：助剂OB用量0.05％,NaOH用量3％,MgSO4用量0.6％,温度80℃,反应时间40min,氧压0.5 MPa。氧脱木素后,卡伯值11.6,脱木素率48.90％,黏度875cm3/g,黏度损失率11.35％。在相同条件下,不添加助剂时,氧脱木素后,卡伯值14.4,脱木素率36.56％,黏度854cm3/g,黏度损失率13.48％。竹浆卡伯值27.5,黏度1016cm3/g时的优化工艺条件是：助剂OC用量0.1％,NaOH用量4％,MgSO4用量0.5％,温度100℃,反应时间60min,氧压0.6 MPa。氧脱木素后,卡伯值10.0,脱木素率63.64％,黏度823cm3/g,黏度损失率19.06％。助剂OD用量0.2％,NaOH用量4％,MgSO4用量0.5％,温度100℃,反应时间60min,氧压0.5 MPa。氧脱木素后,卡伯值10.9,脱木素率60.36％,黏度853cm3/g,黏度损失率16.04％。 在氧脱木素优化工艺条件下得到的竹浆进行后续的DQP漂白。在D段有效氯用量2％,初始pH值4左右,温度60℃,时间60min;Q段EDTA用量0.4％,初始pH值4左右,温度70℃,时间60min;P段H2O2用量2％,MgSO4用量0.05％,温度90℃,时间210min的条件下。DQP漂白浆的白度达到81.2％ISO。 在氧脱木素时添加助剂可提高其后ECF漂白浆的白度,OocDQP和OoDDQP漂白浆的白度分别达83.4％ISO和84.0％。采用TCF的O1O2QP和OQP漂白,在H2O2用量分别为6％和8％的情况下,白度也可达到80％ISO。在漂至相同的白度时,ECF漂白浆的强度比TCF漂白浆好得多。 通过SEM观察了氧脱木素后的浆料纤维形态的变化,探讨氧脱木素助剂对纤维的作用效果。结果表明,助剂强化的氧脱木素的纤维变得润胀、松软,合成的氧脱木素助剂均能加速蒸煮化学药品的渗透和均匀分散,从而有助于氧脱木素的进行。通过HSGC系统测定氧脱木素后纤维中羧基含量,结果表明,在氧脱木素过程中添加助剂后,竹浆羧基的含量有所下降。用酶-弱酸水解分离竹子原料和两段氧脱木素后竹浆、O1O2QP漂白后的木素,并用紫外光谱(UV)、红外光谱(FTIR)、和核磁共振波谱(NMR)对木素结构变化进行了分析。研究结果表明,竹浆经氧脱木素后,残余木素中的脂肪羟基含量增加,酚羟基含量减小,羧基含量增加,说明木素被进一步氧化降解。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究背景

1.1.1我国制浆造纸工业现状

1.1.2我国制浆造纸工业面临的环保压力

1.1.3低、无污染漂白技术的进展

1.2竹子原料状况

1.3竹子制浆造纸

1.3.1蒸煮

1.3.2竹浆漂白工艺特性

1.3_3竹浆抄纸

1.4氧脱木素技术

1.4.1氧脱木素的影响因素

1.4.2氧脱木素化学反应

1.4.3碳水化合物降解化学反应

1.4.4氧脱木素选择性的改善

1.5两段氧脱木素过程

1.6二氧化氯漂白

1.7螯合

1.7.1金属离子对氧脱木素的影响

1.7.2金属离子对碱性H2O2分解的影响

1.7.3控制过渡金属离子影响的措施

1.8过氧化氢漂白

1.8.1木素在常规H2O2漂白条件下的反应

1.8.2 H2O2与木素侧链上的羰基和双键的反应

1.8.3 H2O2与木素结构单元苯环的反应

1.8.4木素在压力高温H2O2漂白条件下的反应[

1.8.5木素芳环结构和环共轭结构的反应

1.8.6木素脂肪侧链的反应

1.9木素结构分析

1.9.1紫外光谱法

1.9.2红外光谱法

1.9.3核磁共振(NMR)法

1.10本论文研究工作目的意义和主要内容

1.10.1研究工作目的意义

1.10.2研究工作主要内容

第二章高卡伯值硫酸盐竹浆氧脱木素工艺的研究

2.1实验

2.1.1原料

2.1.2实验方法

2.2分析检测

2.3结果与讨论

2.3.1氧脱木素原理

2.3.2碳水化合物的降解化学反应

2.3.3工艺参数对氧脱木素的影响

2.3.4不同卡伯值竹浆氧脱木素工艺的优化

2.3本章小结

第三章氧脱木素助剂的合成与筛选

3.1原料和实验方法

3.1.1原料

3.1.2合成

3.1.3助剂的筛选

3.2实验方法和分析检测

3.3结果与讨论

3.2本章小结

第四章助剂强化的氧脱木素工艺条件的优化

4.1实验

4.1.1原料

4.1.2实验方法

4.1.3分析检测

4.2结果与讨论

4.2.1工艺参数对氧脱木素的影响

4.2.2助剂OB强化的氧脱木素

4.2.3助剂OC强化的氧脱木素

4.3结论

第五章非木材纸浆ECF和TCF漂白

5.1原料和实验方法

5.1.1原料

5.1.2氧脱木素实验

5.1.3螯合处理

5.1.4二氧化氯漂白

5.1.5过氧化氢漂白

5.1.6分析检测

5.2结果与讨论

5.2.1常规氧脱木素与助剂OB强化氧脱木素的ECF漂白结果的比较

5.2.2常规氧脱木素与助剂OC、助剂OD强化氧脱木素的ECF漂白结果的比较

5.2.3常规氧脱木素与助剂强化氧脱木素ECF漂白废水污染负荷的比较

5.2.4常规氧脱木素ECF、TCF漂白

5.2.5助剂OD在麦草浆氧脱木素中的应用

5.3本章小结

第六章氧脱木素及助剂强化的氧脱木素机理的研究

6.1实验原料与方法

6.1.1原料

6.1.2纤维形态观察

6.1.3氧脱木素竹浆羧基含量的测定

6.1.4木素的分离

6.1.5紫外光谱分析

6.1.6红外光谱分析

6.1.7核磁共振波谱分析

6.2结果与讨论

6.2.2纤维形态观察

6.2.3氧脱木素助剂对氧脱木素后竹浆羧基含量的影响

6.2.4紫外光谱分析

6.2.5红外光谱分析

6.2.6 13P-NMR波谱分析

6.3本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢