半纤维素对浆纸质量的影响及其废弃资源的应用研究

摘要

本文通过多变量化学计量学分析软件建立了一种测定半纤维素含量的方法,借此分析了高得率纸浆中半纤维素的含量对纸浆物理强度性能的影响,并探讨了糖醛酸类物质对纸浆光学性能的影响。同时,为了探索半纤维素在造纸行业更加有效的利用方式,还对富含半纤维素的农业废弃物-玉米秸穰的改性工艺做了优化和改进,对其在造纸领域的应用做了进一步研究。
　　 半纤维素的测定方法很多,但都存在着频繁使用有机试剂、操作繁琐等问题。本文用紫外测定与化学计量学软件相结合的方法建立了一种新的测定半纤维素含量的方法,该方法无需使用有机溶剂,简便易行。在此方法的基础上,对木聚糖酶处理杨木APMP纸浆所得酶解液中的半纤维素含量进行了测定,分析了不同的半纤维素溶出量对纸浆性能的影响。结果表明,在一定的酶用量范围内,总糖和还原糖的溶出量都随酶用量的增加而不断增加,半纤维素的溶出量也随酶用量的增加而增加。随着半纤维素溶出量的增加,纸张的抗张强度和耐破度均呈下降趋势,最大变化幅度与原浆相比分别下降了21.88％和20.81％；不透明度和撕裂度则呈现上升趋势,最大可比原浆分别增加1.12％和17.88％。糖醛酸添加实验表明,糖醛酸可使得纸浆卡伯值的测定值增加,羧基影响卡伯值的测定,也使得漂白浆的白度稳定性下降。
　　 鉴于半纤维素的提取工艺存在着提取成本总体较高,提取率和提取纯度不高以及分离难度大的问题,本文还对富含半纤维素的玉米秸穰改性后直接应用于造纸的工艺进行了研究,用响应面法对天键工艺段进行优化得到的最佳工艺条件为处理时间5.49小时,温度57.59℃,过氧化氢用量6.48％。由于玉米秸穰添加量过大,容易使纸浆产生滤水性差等问题,为了解决这一问题,本文用不同的改性方法进行了新的尝试,结果发现,增加氧碱处理段工艺可以大幅改善玉米秸穰的改性效果,用分析软件Design-Expert中的PertPlackett-Burman法对影响氧碱处理的因素的效应进行了评价,并用响应面法对这些主要影响因素进行了研究。
　　 在碱氧处理的作用原理分析中,扫描电镜显示,经碱氧改进工艺后得到的秸穰基本不存在块状或团状类的物质,这有利于秸穰向纤维之间的流动和渗透。红外光谱分析表明,经氧碱改进工艺后,秸穰受到的氧化作用加强,更多的-OH被氧化成-COOH、-CHO等有利于增强粘合作用的官能团,因而加入到纸浆纤维中使得纸浆纤维间的结合力增强。