竹子化机浆制浆漂白工艺及其机理研究

摘要

本论文以提高竹子化机浆的可漂性和白度为出发点，分析粉单竹的制浆造纸性能，对粉单竹APMP浆制浆工艺、补充漂白剂及其工艺进行系统的研究，并初步探讨其反应机理。
　　 通过对粉单竹化学成分分析发现，竹子综纤素含量高，对高得率制浆有利，而木素含量也高，对提高白度及其稳定性不利。电镜扫描观察发现，化学浸渍和机械挤压使纤维润胀，分离出纤维束，经磨浆后纤维束被分离为单根纤维，纤维分丝帚化，结合力提高。
　　 通过正交实验和验证，二段预浸渍最佳的条件为：NaOH用量3.0％，H2O2用量4.0％，时间45分钟，温度70℃；螯合处理后浆料白度提高3％ISO到5％ISO，DTPA比EDTA螯合效果好；酸化效果H2SO4最好，HCl与H2C2O4次之；一段浸渍后增加洗涤工序的纸浆比缺少洗涤工序白度高3.54％ISO，耐破强度提高0.47 Kpa·m2/g，与其它高得率浆相比，在制浆工艺相差不大的条件下，竹浆可获得更高的撕裂强度。
　　 对竹子化机浆进行H2O2（P）、高温压力H2O2（PO）、过氧乙酸（Pa）、硼氢化钠（B）及连二亚硫酸钠（Y）等单段或两段不同组合的补充漂白研究，并对其漂白工艺进行优化。研究表明：P与PO漂后白度分别为69.85％ISO、70.90％ISO，Pa、Y、B漂后白度提高较小；两段补充漂白，P→Y组合漂后白度可达73.85％ISO，P→B与P→Pa组合漂后白度分别为72.53％ISO、71.64％ISO，NaBH4与Na2S2O4作为还原漂白剂，置于H2O2漂白段前比H2O2漂白段后漂后浆料白度高5％ISO～9％ISO。
　　 通过紫外、红外光谱和X-射线衍射对制浆及补充漂白过程残余木素结构和纤维素的变化进行研究，探讨其反应机理。研究表明：木素的溶出主要发生在二段浸渍和磨浆过程；浸渍过程乙酰基被脱除，共轭羰基减少，磨浆过程在高温碱性条件下后又形成新的羰基，制浆对紫丁香基型木素和缩合的愈创木基环脱除较少，磨浆主要溶出的是紫丁香型木素，愈创木基型木素溶出较少，它的稳定存在可能是竹子化机浆白度不高、易返黄的主要原因。补充漂白P、P→Y及P→B漂后浆中共轭羰基含量下降，而P→Pa漂白浆羰基含量增加。甲氧基、紫丁香型木素和缩合型愈创木基环在P→Y两段补充漂白过程脱除的量最大；X-射线衍射研究表明：预处理过程对纤维素降解程度最大，磨浆过程存在重结晶现象，P→Y两段漂白对碳水化合物的降解较少。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：符号说明

声明

第一章绪论

1.1竹子制浆造纸发展的历史及优势

1.1.1竹子制浆造纸的历史及现状

1.1.2竹子制浆造纸的优势

1.1.3发展竹材制浆造纸符合我国造纸业的可持续发展战略

1.2高得率制浆技术的发展及应用

1.2.1竹子高得率制浆的发展

1.2.2 APMP制浆机理

1.2.3 APMP制浆的研究和应用现状

1.3高得率化机浆漂白技术的发展

1.3.1氧化型漂白剂

1.3.2还原型漂白剂

1.4竹子木素结构及其分析方法

1.4.1竹子的木素结构

1.4.2竹子木素结构的分析方法

1.5本课题的研究意义和主要内容

1.5.1研究惹义

1.5.2研究内容

第二章粉单竹化学成分分析和制浆过程纤维形态的变化

2.1.实验材料和方法

2.1.1实验原料

2.1.2实验仪器

2.1.3实验方法

2.2结果与讨论

2.2.1粉单竹的化学成分分析

2.2.2粉单竹制浆过程纤维形态的变化

2.3本章小结

第三章粉单竹APMP制浆工艺的优化

3.1实验材料和方法

3.1.1原料

3.1.2设备

3.1.3工艺流程

3.1.4工艺条件

3.1.5检测方法

3.2结果与讨论

3.2.1二段浸渍H202用量对浆料性能的影响

3.2.2二段浸渍NaOH用量对浆料性能的影响

3.2.3二段预处理工艺条件的优化

3.2.4螯合处理作用对纸浆性能的影响

3.2.5一段浸渍预处理挤压后增加洗涤工序对纸浆性能的影响

3.2.6酸化处理对浆料性能的影响

3.2.7竹子APMP浆与其它原料APMP浆的比较分析

3.3本章小结

第四章粉单竹APMP浆补充漂白工艺的研究

4.1实验材料和方法

4.1.1原料

4.1.2设备

4.1.3漂白工艺

4.1.4检测方法

4.2结果与讨论

4.2.1过氧化氢漂白(P)

4.2.2高温压力过氧化氢漂白(PO)

4.2.3过氧乙酸漂白(Pa)

4.2.4 NaBI-14还原漂白(B)

4.2.5连二亚硫酸钠还原漂白(Y)

4.2.6不同漂白剂单段或两段补充漂白效果的比较

4.3本章小结

第五章粉单竹化学机械浆制浆及补充漂白机理的研究

5.1实验材料与方法

5.1.1原料

5.1.2实验方法

5.2结果与讨论

5.2.1制浆过程木素含量的变化

5.2.2竹子APMP浆制浆及补充漂白过程木素结构变化的差示红外分析

5.2.3竹子APMP浆制浆及补充漂白前后浆料的X.射线衍射分析

5.3本章小结

第六章结论

6.1论文主要结论

6.2创新点

6.3对未来工作的建议

参考文献

致谢

攻读学位期间发表论文情况