玉米秸秆皮有机酸生物炼制浆TCF和ECF短流程漂白特性

【摘要】：玉米秸秆是丰富、优良的生物质资源和天然纤维原料。木质纤维生物质有机酸制浆过程是极具发展前景的生物炼制过程。开发有机酸玉米秸秆皮生物炼制浆(OABCSRP)短流程漂白技术具有重要价值。为寻求环境友好OABCSRP浆的短流程漂白程序和技术，研究了此浆的碱处理（E）、氧脱木素（O）和木聚糖酶预处理（X）脱木素的特性，单段过氧化氢（P）、压力过氧化氢(PO)、过氧酸(Pa）的漂白特性，短流程TCF和ECF漂白特性。主要结果如下： 碱、酶和氧脱木素预处理E有良好的脱木素选择性，当浆浓10.0%、用碱量4.0%、温度70℃和时间1.5h时，可获得率95.4%、脱木素率23.5%、粘度115mPa·s、白度44.2%(ISO)的纸浆；X在浆浓10.0%、酶用量2.5IU/g、温度70℃和时间1.5h的条件下，可获得率为98.9%、脱木质素率6.75%、粘度95.7mPa·s；氧脱木素选择性强，当浆浓10.0%、用碱量3.0%、氧压0.75MPa、温度110℃和时间50min时，其得率为91.8%、脱木素率43.4%、粘度92.7mPa·s、白度48.8%(ISO)；在E和O过程浆中木素和碳水化合物的酯键发生了水解；X后浆料结晶度减小；E和O预处理对纤维表面形态变化较X的明显。 TCF漂白P段具有良好的漂白性能，可获得率91.7%、粘度94.3mPa·s、白度62.8%(ISO)的纸浆；(PO)段较P段有更好的漂白性能，但对纤维素降解较严重，可获得率91.8%、粘度67.5mPa·s、白度68.1%(ISO)的纸浆；Pa漂白脱木素效果良好，但对碳水化合物降解较严重；EP漂白具有良好的可漂性，EP漂白后，可获得率为92.2%、粘度74.1mPa·s、白度75.6%(ISO)的漂白浆；两段E(PO)漂白比EP漂白效果好，E(PO)漂白可获得率为91.8%、粘度53.5mPa·s、白度79.9%(ISO)的漂白浆；短流程EP_1P_2漂白可获得白度高于80%（ISO）的纸浆，经EP_1P_2漂白后可获累积得率为87.3%、粘度72.0mPa·s、白度81.4%(ISO)的漂白浆；短流程E(PO)P较EP_1P_2漂白具有更高的白度，E(PO)P可获得率为87.4%、粘度39.1mPa·s、白度84.5%(ISO)的漂白浆；(PO)_1(PO)_2漂白得率和粘度较E(PO)漂白稍微低一些，而白度稍高。单段P和(PO)漂白白度能达到60%ISO以上，可用于新闻纸纸浆；E(PO)两段漂白比EP漂白节约更多的漂剂，且白度达到75%ISO以上，不足之处是能耗较高；短流程EPP漂白和E(PO)P漂白白度都能达到80%ISO以上，但后者更节省漂剂。两者可用于高级文化用纸生产。 ECF漂白ED_1D_2适用于OABCSRP做文化用纸纸浆的漂白，有节能、环境友好的特点，经ED_1D_2漂白后，可获得率88.0%，粘度124mPa·s，白度74.7％(ISO)的优良纸浆；经OD1D2漂白可获得率87.1%，粘度124mPa·s，白度75.4％(ISO)的优良纸浆；经XD1D2后，可获得率90.3%，粘度101mPa·s，白度74.7％(ISO)的优良纸浆。对ECF漂白，X处理比E和O处理后的终漂浆得率高，而其它性能相近，故X可作为该浆改性预处理方式。 成纸性能E(PO)浆较易打浆，打浆特性与漂白麦草浆类似，转数从0到1500转，打浆度从16.7oSR增加到37.2oSR，呈线性增加；该漂白浆可显著提高成纸透气度；该浆对纸页强度和光学性能影响与漂白麦草浆类似，可以代替漂白麦草浆用于相应纸种的抄造。 【关键词】：有机酸漂剂 生物炼制 玉米秸秆皮 短流程 ECF漂白 TCF漂白
【学位授予单位】：南京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TS743.1
【目录】：

• 致谢3-4
• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 前言11-14
• 1.1 选题背景11
• 1.2 立题依据11-12
• 1.3 研究的内容、技术路线、目的和意义12-13
• 1.3.1 研究内容12
• 1.3.2 技术路线12-13
• 1.3.3 研究目的和意义13
• 1.4 论文的主要创新点13-14
• 第二章 文献综述14-23
• 2.1 玉米秸秆制浆技术14
• 2.2 生物炼制制浆14-15
• 2.3 木聚糖酶辅助漂白15-16
• 2.4 氧脱木素16-17
• 2.5 TCF漂白17-20
• 2.5.1 国内外TCF漂白的现状和发展17-18
• 2.5.2 过氧化氢漂白18-19
• 2.5.3 压力过氧化氢漂白19
• 2.5.4 过氧乙酸漂白19-20
• 2.6 ECF漂白20-21
• 2.6.1 国内外ECF漂白的现状和发展20
• 2.6.2 ClO_2漂白20-21
• 2.7 有机酸生物炼制浆的漂白21-23
• 第三章 原料与方法23-27
• 3.1 玉米秸秆皮有机酸生物炼制浆23
• 3.2 实验23-25
• 3.2.1 碱处理23
• 3.2.2 木聚糖酶预处理23
• 3.2.3 氧脱木素23
• 3.2.4 P漂白23-24
• 3.2.5 (PO)漂白24
• 3.2.6 Pa漂白24
• 3.2.7 TCF多段漂白24
• 3.2.8 ECF多段漂白24-25
• 3.3 纸浆性能分析25
• 3.3.1 浆料性能25
• 3.3.2 纸张性能25
• 3.4 物理分析25-27
• 3.4.1 红外光谱25
• 3.4.2 X-射线衍射分析25
• 3.4.3 SEM分析25-27
• 第四章 结果与讨论27-64
• 4.1 碱、木聚糖酶和氧脱木素预处理27-37
• 4.1.1 碱处理27-29
• 4.1.2 木聚糖酶预处理29-32
• 4.1.2.1 诺维信木聚糖酶(X_1)处理29-31
• 4.1.2.2 自产木聚糖酶(X_2)处理31-32
• 4.1.3 氧脱木素处理32-34
• 4.1.4 几种预处理效果比较34-36
• 4.1.4.1 预处理脱木素选择性34
• 4.1.4.2 预处理对官能团的影响34-35
• 4.1.4.3 预处理对纤维素结晶度的影响35
• 4.1.4.4 预处理对纤维形态的影响35-36
• 4.1.5 小结36-37
• 4.2 TCF漂白特性37-52
• 4.2.1 单段漂白特性37-44
• 4.2.1.1 P漂白37-41
• 4.2.1.2 (PO)漂白41-42
• 4.2.1.3 Pa漂白42-44
• 4.2.2 多段漂白特性44-51
• 4.2.2.1 EP_1P_244-47
• 4.2.2.2 E(PO)P47-50
• 4.2.2.3 (PO)_1(PO)_250-51
• 4.2.3 小结51-52
• 4.3 ECF漂白特性52-60
• 4.3.1 ED_1D_252-54
• 4.3.1.1 D_1段用氯量对纸浆漂白性能的影响52-54
• 4.3.1.2 ED_1D_2终漂效果54
• 4.3.2 OD_1D_254-57
• 4.3.2.1 D_1段中用氯量对纸浆漂白性能的影响54-57
• 4.3.2.2 OD_1D_2终漂效果57
• 4.3.3 XD_1D_257-60
• 4.3.3.1 D_1段中用氯量对纸浆漂白性能的影响57-59
• 4.3.3.2 XD_1D_2终漂效果59-60
• 4.3.4 小结60
• 4.4 纸浆的成纸性能60-64
• 4.4.1 漂白浆性能60
• 4.4.2 打浆及纸张性能60-61
• 4.4.3 成纸性能61-63
• 4.4.4 小结63-64
• 第五章 结论与展望64-66
• 5.1 结论64-65
• 5.2 展望65-66
• 参考文献66-71
• 附录 专业术语缩写符号说明71-72
• 详细中文摘要72-74
• 详细英文摘要74-75

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