纸浆中胶黏物沉积性能及生物酶控制机理的研究

摘要

胶黏物的沉积会给纸机和成纸质量及其应用带来一系列的危害，因而，研究造成胶黏物沉积的主要物质及引起胶黏物沉积的主要因素非常重要。生物酶对胶黏物的控制具有高效、环保等优点，其酶促反应条件的优化是应用生物酶解决胶黏物问题的关键。
　　论文以聚丙烯酸酯(PA)、聚乙烯醇(PVA)、聚醋酸乙烯酯(PVAc)、丁苯乳胶(SBR)作为胶黏物中人工聚合物的模型物，甘油三酸酯(TG)、松香酸和棕榈酸作为树脂模型物。将模型物以不同方式添加到经二氯甲烷抽提的漂白硫酸盐针叶木浆中，研究其在纸浆中的沉积性能，选出沉积趋势最强的物质;改变浆料体系的温度和pH值，确定外界条件对添加模型物在纸浆中胶黏物沉积的影响;采用StickAway酶处理对胶黏物沉积影响较大的物质，优化出最佳酶促反应条件;将处理后的胶黏物模型物以单独和混合两种形式添加到纸浆中，观察StickAway酶处理对胶黏物沉积的控制效果。
　　实验结果显示:聚丙烯酸酯对大胶黏物的产生和浆料的滤水性能影响较大，而对二次胶黏物产生影响最大的是甘油三酸酯。温度变化对胶黏物沉积影响规律为:温度升高，添加模型物的纸浆中产生大胶黏物的数量和面积均增大、浆料的滤水时间增大，滤水性能变差、纸浆滤液阳离子需求量和浊度增大。pH值通过影响胶黏物模型物的性质而影响模型物在纸浆中的沉积，人工聚合物在纸浆中产生的大胶黏物量由酸性到碱性呈增加的趋势，而树脂类模型物在酸性条件下产生大胶黏物的量较大;浆料滤水性能受pH值的影响，变化趋势与pH值对的大胶黏物产生的规律相同;纸浆的酸碱性对纸浆滤液阳离子需求量的影响随pH增大而增大;添加人工聚合物的纸浆滤液浊度受pH影响较小，但树脂类模型物样品的浊度在酸性条件下明显大于碱性条件下的浊度。
　　StickAway酶处理模型物最佳酶促反应条件为:温度50℃，pH值7.5，反应时间2h，最佳酶用量分别为6 LU/g（甘油三酸酯）和8 LU/g（聚丙烯酸酯）。处理后的模型物在纸浆中产生大胶黏物和微细胶黏物的量均降低，滤水时间减少、纸浆滤水性能提高，滤液洁净度也提高。表明StickAway酶对胶黏物具有良好的控制作用。通过FBRM分析发现StickAway酶处理后，模型物的粒径变小，光学显微镜观察发现模型物粒子在溶液中均匀分散，经红外光谱分析发现模型物分子中的酯键在StickAway酶的作用下发生断裂。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 废纸的回用及胶黏物的危害

1．1．1 废纸回用情况

1．1．2 胶黏物的危害

1．2 胶黏物的来源

1．2．1 木材抽出物

1．2．2 人工合成聚合物

1．3 胶黏物的组成成分

1．4 胶黏物的分类与检测

1．4．1 胶黏物的分类

1．4．2 胶黏物的分析与检测

1．5 胶黏物的控制方法

1．5．1 物理控制法

1．5．2 化学控制法

1．5．3 生物控制法

1．6 胶黏物失稳和沉积机理

1．6．1 废纸浆胶黏物的凝聚理论

1．6．2 胶体稳定性理论

1．6．3 补丁机理

1．6．4 桥联机理

1．7 影响胶黏物沉积的因素

1．7．1 温度和pH变化

1．7．2 静电失稳

1．7．3 蒸发失稳

1．7．4 气泡的混入

1．7．5 流体剪切力的作用

1．7．6 无机填料

1．8 模型物在制浆造纸研究中的应用

1．8．1 二次胶黏物模型物

1．8．2 DCS模型物

1．8．3 树脂模型物

1．8．4 木素模型物

1．8．5 酶模型物

1．9 生物技术在制浆造纸中的应用

1．9．1 生物法制浆

1．9．2 生物漂白

1．9．3 生物脱墨

1．9．4 树脂和胶黏物的生物法控制

1．9．5 废水的生物法处理

1．10 研究内容、目的及意义

1．10．1 本课题研究内容

1．10．2 本课题研究目的和意义

2 实验材料与方法

2．1 实验原料

2．2 实验仪器

2．3 实验方法

2．3．1 模型物的选择及其溶液的配制

2．3．2 浆料的预处理

2．3．3 磷酸缓冲溶液的配制

2．3．4 StickAway酶处理胶黏物模型物

2．3．5 大胶黏物的测定

2．3．6 二次胶黏物的测定

2．3．7 浆料滤水性能的检测

2．3．8 光学显微镜照相

2．3．9 傅立叶红外光谱(FTIR)分析

3 结果与讨论

3．1 影响纸浆中胶黏物沉积的关键物质的确定

3．1．1 模型物单独添加到纸浆中产生胶黏物的量

3．1．2 多种模型物混合添加到纸浆中产生胶黏物的量

3．2 温度对胶黏物沉积性能的影响

3．2．1 大胶黏物的测定

3．2．2 浆料滤水性能的测定

3．2．3 二次胶黏物的分析

3．3 pH值对胶黏物沉积性能的影响

3．3．1 大胶黏物的测定

3．3．2 浆料滤水性能的测定

3．3．3 二次胶黏物的分析

3．4 StickAway酶处理胶黏物模型物最佳条件的优化

3．4．1 StickAway酶最佳作用温度的选择

3．4．2 StickAway酶最佳用量的选择

3．4．3 StickAway酶最佳作用pH的选择

3．4．4 反应时间对酶处理的影响

3．5 FBRM检测模型物溶液中粒子的变化

3．5．1 PA溶液中不同弦长粒子的分布

3．5．2 TG溶液中粒子不同弦长粒子的分布

3．6 StickAway酶处理前后，胶黏物模型物的光学显微镜分析

3．7 胶黏物模型物的红外光谱分析

3．8 经StickAway酶处理后的模型物产生胶黏物的含量分析

3．8．1 经StickAway酶处理后，模型物对二次胶黏物的影响

3．8．2 经StickAway酶处理模型物后，对大胶黏物的影响

3．8．3 经StickAway酶处理模型物后，对纸浆滤水性能的影响

4 结论

4．1 本论文的主要结论

4．1．1 影响纸浆中胶黏物沉积的关键物质的确定

4．1．2 温度对胶黏物沉积性能的影响

4．1．3 pH值对胶黏物沉积性能的影响

4．1．4 StickAway酶处理胶黏物模型物最佳条件的优化

4．1．5 StickAway酶处理前后，胶黏物模型物粒径的变化

4．1．6 StickAway酶处理前后，胶黏物模型物的光学显微分析

4．1．7 胶黏物模型物的红外光谱分析

4．1．8 经StickAway酶处理后，模型物对纸浆中胶黏物沉积的影响

4．2 本论文的创新点

5 展望

参考文献

7 攻读硕士期间发表论文情况

致谢