慈竹化机浆工艺技术及漂白机理的研究
本文以慈竹为研究对象，对比研究了五种不同预处理方式及其浸渍效果；分别对预处理后物料进行制浆和漂白操作，比较不同预处理方式对制浆性能的影响；综合考虑技术经济因素，提出了适宜的化学预处理条件；研究了慈竹CTMP浆的漂白性能并探讨了漂白机理。 分析了慈竹的化学组成、纤维形态等材性特征，结果表明，慈竹纤维的平均长度为1.68mm，平均宽度17.5un，长宽比为71.3。化学组分分析结果显示，慈竹竹材的抽出物含量较高（1％NaOH抽出物25.95%，热水抽出物5.42%，苯醇抽出物2.12%），灰分（1.60%）小于大多数禾本科材料。 筛选合格后竹片室温浸泡过夜，滤去多余水分，105oC蒸汽预汽蒸10分钟，MSD挤压（压缩比1:4），挤压后物料分别采用了中性亚硫酸钠、碱性过氧化氢、碱性亚硫酸钠、氢氧化钠及亚硫酸氢钠等五种化学药剂进行预浸，进行磨浆和漂白。综合考察慈竹制化机浆的磨浆性能、漂白性能、强度性能及污染负荷，碱性过氧化氢预处理和中性亚硫酸钠预处理具有相对优势，可以作为慈竹制漂白化机浆的适宜处理方式。碱性过氧化氢适宜的预处理条件为：NaOH用量1.5%，H2O2用量2%、DTPA用量0.2%，温度75oC，预浸反应时间30min，预处理浓度25%。中性亚硫酸钠适宜的预处理条件为：Na2CO3用量2%，Na2SO3用量2%、DTPA用量0.2%，温度75oC，预浸反应时间30min，预处理浓度25%。 研究了碱性过氧化氢预处理制慈竹化机浆的漂白性能。结果表明，慈竹化机浆的漂白性能比较差，当过氧化氢用量超过8%时，过氧化氢的漂白效率下降，单位漂白药剂用量的白度增值低于1.5%，当将H2O2用量提升至30%时，漂后竹浆的白度也仅为63%ISO，可见，到一定过氧化氢用量水平后，漂剂用量的继续增加，漂白效率下降，并且漂白纸浆得率损失迅速提高（2%H2O2用量时，得率为95.7%，30%H2O2用量时，得率为85.5%），漂白废水的污染负荷急剧上升，30%H2O2用量条件下污染负荷高达209.1kg.t-1，木素溶出率也随之增加。 使用现代光谱分析技术，对慈竹原料、漂白前后化机浆的木质素结构变化进行了研究。结果表明：慈竹木质素为G-S-H型木质素，其中愈疮木基结构单元约占32.6%，紫丁香基结构单元约占38.4%，对羟基苯基结构单元约占29.0%。漂白前后竹化机浆UV-Vis光谱分析测定结果表明，竹浆使用过氧化氢漂白主要破坏了木质素中的醛基和羰基结构，同时对可见光吸收影响较大的醌型结构也有一定破坏作用，但随着过氧化氢用量的增加，木质素结构中醌型结构的改变越来越困难。慈竹化机浆木质素中存在一些抗拒过氧化氢漂白脱色的醌型结构，是导致慈竹化机浆难以被过氧化氢漂白至较高白度的原因之一。
慈竹;化学机械浆;漂白机理;工艺技术;过氧化氢
中国林业科学研究院
硕士
制浆造纸工程
沈葵忠
2011
中文
TS745;TS743
94
2015-08-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）