非过程金属元素在浆料系统中的富集行为研究及其对清洁漂白的影响

摘要

推行清洁生产,过程水循环回用,减少用水量、污染物和废水排放量是造纸工业发展的必由之路.造纸工业用水的高度循环回用必将激化非过程元素(Non-Process Elements,如K、Al、Ca、Mg、Mn、Fe、Si、Cl等)在造纸过程流中的富集、当这些非过程元素在造纸过程流中富集到一定浓度时,将从多方面影响正常的生产操作;对富有挑战性的无元素氯和全无氯纸浆清洁漂白来说,随着Ca、Cu、Mn、Fe等非过程金属离子的富集,纸浆漂白效果逐步下降,最终导致漂白过程无法进行;对纸页抄造过程来说,大量非过程无机元素存在于造纸白水封闭流中,将严重破坏纸页抄造过程的动态平衡,损坏纸页的成型效果;对碱回收系统,非过程元素的富集将使蒸发器结垢而严重影响蒸发效果.研究这些非过程元素在纸浆过程流中的富集规律,找出其对正常生产的影响大小,寻求有效地处理这些非过程元素的办法,消除其对正常造纸生产的影响已经成为目前急需解决的课题.该课题研究包括两大部分:第一部分——非过程金属元素在浆料系统中的富集行为探讨;第二部分——非过程金属元素的富集行为对纸浆清洁漂白的影响.在非过程金属元素在浆料系统中的富集行为探讨中,效仿正常的生产操作向浆料系统中外加不同种类的金属离子,让其富集一定时间后,测定非过程金属离子在浆料中的富集量.通过研究不同条件(富集时间、PH值、纸浆卡伯值、助剂等)对金属离子在浆料中富集的影响,总结各种条件对非过程金属元素在浆料中富集的影响规律,进而找出消除非过程金属元素影响过程流的办法,为工业大生产提供必要的理论依据和技术支持.在非过程金属元素的富集行为对纸浆清洁漂白的影响研究中,主要通过分析不同外加金属离子量、不同预处理条件眄富集在纸浆中的各种非过程金属元素对纸浆氧漂和过氧化氢漂白效果的影响,建立非过程金属离子富集与纸浆漂白之间的数量关系,总结出非过程金属元素对清洁漂白的影响规律,并探讨有效的消除办法.

目录

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第一章绪论

1.1制浆造纸业与水资源

1.1.1制浆造纸业的现状

1.1.2制浆造纸的用水与排水

1.1.3我国水资源的现状及节约用水的必要性

1.2水资源的循环回用及其对制浆造纸的影响

1.2.1几种行之有效的回用办法

1.2.2国内典型节水用水代表企业

1.2.3水的循环回用对制浆造纸的影响

1.3非过程元素的富集及研究现状

1.3.1非过程元素的来源

1.3.2非过程金属元素的富集对造纸生产的危害

1.4金属元素在浆料中的富集与漂白的关系

1.4.1环保与漂白

1.4.2清洁漂白技术的发展

1.4.3非过程金属元素的富集对清洁漂白的影响

1.5论文研究背景及内容

第二章浆料系统中的非过程元素及其测定方法

2.1浆料系统中非过程元素的来源

2.2非过程元素在造纸过程流中的富集

2.2.1螯合机理

2.2.2吸附机理

2.3纸浆中非过程元素含量的测定方法

2.3.1原子吸收分光光度法的原理及特点

2.3.2原子吸收标准分析条件

2.3.3基本操作方法

第三章非过程金属元素在浆料系统中的富集行为探讨

3.1实验

3.1.1实验用浆

3.1.2外加非过程金属元素

3.1.3纸浆中非过程金属元素含量的测定

3.2结果与讨论

3.2.1洗涤对金属离子富集的影响

3.2.2富集时间对金属离子富集的影响

3.2.3PH值对金属离子富集的影响

3.2.4非过程金属元素在浆料系统中的富集平衡分布

3.2.5卡伯值对金属离子富集的影响

3.2.6纸浆中金属离子最大富集量

3.2.7各种预处理方式对纸浆中金属离子残余量的影响

3.3小结

第四章非过程金属元素富集对氧脱木素的影响

4.1氧脱木素

4.1.1氧脱木素的发展历程

4.1.2氧脱木素反应机理

4.1.3氧脱木素过程中碳水化合物的降解

4.2非过程金属元素富集对氧脱木素的影响

4.2.1实验

4.2.2结果与讨论

4.3小结

第五章非过程金属元素富集对过氧化氢漂白的影响

5.1过氧化氢漂白

5.1.1过氧化氢与木素的作用机理

5.1.2过氧化氢与碳水化合物的作用

5.2非过程金属元素富集对过氧化氢无效分解的影响

5.2.1无浆条件下过氧化氢的无效分解

5.2.2浆料漂白过程中H2O2的无效分解

5.3非过程金属元素富集对纸浆白度的影响

5.3.1实验

5.3.2结果与讨论

5.4小结

第六章造纸循环过程流中非过程金属元素的富集平衡探讨

6.1非过程金属元素富集平衡的理论分析

6.2非过程金属元素富集平衡理论在造纸循环过程中的应用

6.2.1非过程金属元素富集平衡理论在氧脱木素过程中的应用

6.2.2非过程金属元素富集平衡理论在过氧化氢漂白过程中的应用

6.3小结

结论与展望

参考文献

攻读学位期间发表的论文

致谢