大麻芯杆硫酸盐法制浆及氧脱木素的研究

摘要

随着我国经济的快速发展和人们生活水平的提高，人们对纸及纸制品的需求急剧增加，而目前我国可用于造纸行业的木材纤维原料短缺的现状极大的限制了造纸业的发展。非木材纤维可以在一定程度上缓解木材纤维原料的不足。大麻作为一种一年生长纤维植物原料，可以有效缓解目前我国造纸行业木材纤维原料短缺的现状。同时，对大麻芯杆KP浆的氧脱木素工艺的研究可以促进ECF和TCF漂白的推广，大大减轻漂白过程中对环境的污染。 作为造纸原料，人们对大麻的机械法制浆研究较深入，而对其化学法制浆特别是硫酸盐法制浆的研究较少。本文首先研究了大麻原料的化学成分及细胞结构，综合评价了其化学法制浆的优势。其次，根据大麻芯杆硫酸盐法制浆脱木素技术基本原理进行了蒸煮的正交实验。优化后蒸煮工艺条件为：用碱量(以Na<,2>O计)：19％；硫化度：19％(以Na<,2>O计)；液比：1：4；升温时间：120min；保温时间：90min；最高温度：155℃。在优化条件的基础上，采用三因素二次回归通用旋转组合实验设计，研究了用碱量、温度和保温时间这三个主要因素对纸浆得率、卡伯值、白度、粘度和强度的影响，建立了相应的数学模型。实践证明，该模型可有效预测大麻芯杆硫酸盐蒸煮成浆质量，指导生产。 进行了大麻芯杆KP浆H<,2>O<,2>加强的单段氧脱木素和两段氧脱木素研究，优化了氧脱木素的工艺。得到大麻芯杆KP浆单段氧脱木素最佳工艺条件为：用碱量(以Na<,2>O计)：3.5％；温度：110℃；氧压：0.8Mpa；时间：65min。两段氧脱木素最佳工艺条件为：用碱量(以Na<,2>O计)：第一段3％，第二段1％；温度：第一段100℃，第二段100℃；氧压：第一段0.6Mpa，第二段0.3 Mpa；时间：第一段25min，第二段30min。 用酶-弱酸水解法分离了大麻芯杆原料和KP浆中木素，并用红外光谱(FTIR)和紫外光谱(UV)对木素的结构及其在蒸煮过程中的变化进行了分析。研究结果表明，大麻芯杆通过硫酸盐蒸煮后，木素中的愈疮木基明显减少，羧基含量减少，木素得到了有效的降解。木素大分子含量减少，有利于后续的漂白。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究背景

1.1.1我国造纸工业的发展前景

1.1.2我国制浆造纸工业现状

1.2大麻原料

1.2.1大麻简介

1.2.2大麻的制浆造纸性能

1.3硫酸盐法蒸煮脱木素技术

1.3.1硫酸盐法蒸煮木素降解化学反应

1.3.2硫酸盐法蒸煮碳水化合物降解化学反应

1.4氧脱木素技术

1.4.1氧脱木素木素降解化学反应

1.4.2氧脱木素碳水化合物降解化学反应

1.4.3金属离子对氧脱木素的影响

1.4.4 H2O2强化的氧脱木素

1.5研究工作的目的和主要内容

第二章大麻纤维化学组成及生物结构研究

2.1大麻纤维化学组成研究

2.1.1实验方法

2.1.2分析实验

2.1.3结果与讨论

2.2大麻纤维生物结构研究

2.2.1大麻纤维长宽度的测定

2.2.2大麻纤维细胞结构的观察

2.3本章小结

第三章大麻芯杆硫酸盐法蒸煮工艺的研究

3.1原料和方法

3.1.1原料

3.1.2蒸煮实验

3.1.3浆料处理

3.1.4分析方法

3.2结果与讨论

3.2.1脱木素原理

3.2.2大麻芯杆蒸煮工艺研究

3.3本章小结

第四章大麻芯杆氧脱木素工艺的研究

4.1原料和方法

4.1.1原料

4.1.2大麻芯杆硫酸盐浆的氧脱木素

4.1.3分析方法

4.2结果与讨论

4.2.1氧脱木素原理

4.2.2氧脱木素工艺研究

4.2.3大麻芯杆氧脱木素浆的清洁漂白

4.3本章小结

第五章大麻芯杆蒸煮过程中木素结构变化的研究

5.1原料和方法

5.1.1原料

5.1.2木素的分离

5.1.3红外光谱分析

5.1.4紫外光谱分析

5.2结果与讨论

5.2.1红外光谱分析

5.2.2紫外光谱分析

5.3本章小结

第六章大麻芯杆硫酸盐法制浆成浆性能的回归分析

6.1回归分析及回归的旋转设计

6.2实验设计

6.2.1原料

6.2.2实验方法

6.3结果与讨论

6.3.1回归模型的建立与检验

6.3.2各因素对成浆质量的影响

6.3.3工艺参数的优化

6.4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

评定意见