麦草烧碱蒽醌浆自助清洁高效臭氧漂白研究

【摘要】：由于木材资源短缺,利用禾草类原料制浆造纸虽然问题不少,但却是解决我国造纸资源工业原料严重不足的一个重要途径。对草类现行的碱法纸浆如何进行高选择性臭氧漂白以获得高品质的全无氯(TCF)漂白浆对于推动草类制浆工业的发展有着重要意义。本课题采用自制高浓臭氧漂白反应装置,对传统烧碱蒽醌麦草浆的臭氧漂白工艺做了系统的研究,臭氧最优漂白工艺为：浆浓40%、臭氧流量0.9kg/(odt·min)、漂白时间10min,助剂草酸用量1.19%,pH=1.5,所获得浆料白度增加33.1%ISO,Kappa值下降58.81%,黏度降低185ml/g。研究表明：影响臭氧漂白效果的主要因素是浆浓,其次是pH值,漂白时间有一定影响,臭氧流量影响最弱。漂白过程中加入草酸助剂,漂后浆黏度明显增加,漂白选择性提高,白度略有增幅,Kappa值基本持平。未除杂浆漂白效果优于除杂浆。对于麦草浆碳水化合物起保护作用最为明显的草酸的量化跟踪,构建起了利用紫外分光光度法测定漂白废液及预处理液中草酸根含量的方法。在此基础上,以漂白过程中产生的草酸利用为主要目的进行的废液循环利用的研究表明：循环过程对麦草浆的臭氧漂白没有负面影响,循环废液有机负荷增加到一定程度后就趋于平缓(增幅很小),循环废液BOD5/CODcr均在0.45以上,具有可高度生物降解的优势,废液最接近于可进行封闭循环的状态。通过对漂后浆还原性、羧基含量测定及红红外光谱(FTIR)的分析,以及对麦草烧碱蒽醌浆臭氧漂白脱木素机制,碳水化合物降解,杂细胞影响做了初步研究,发现：1)中低浓臭氧漂白效果差,因为碳水化合物降解速率高于脱除木素速率,臭氧用于反应脱木素的量很少；2)加入草酸后对木素脱除促进效果一般,但明显抑制C-H和C-OH反应,有利保护纤维不被过度降解；3)未除杂浆漂白效果比除杂后效果好,与纤维细胞相比,杂细胞更易于与臭氧反应,在一定程度上起到了保护纤维的作用。 【关键词】：全无氯漂白 麦草浆 臭氧漂白
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TS745
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-27
• 1.1 引言11
• 1.2 禾草类原料制浆造纸的前景11-13
• 1.3 禾草类原料氧系制浆优势13-14
• 1.3.1 氧碱蒸煮技术优势13-14
• 1.3.2 氧系漂白技术优势14
• 1.4 TCF漂白研究进展14-15
• 1.5 臭氧漂白15-24
• 1.5.1 臭氧的性质15-17
• 1.5.2 臭氧漂白机理17-21
• 1.5.2.1 臭氧脱木素反应离子机理18-20
• 1.5.2.2 臭氧脱木素反应自由基机理20-21
• 1.5.2.3 臭氧与碳水化合物的反应21
• 1.5.3 臭氧漂白工艺21-23
• 1.5.4 臭氧漂白废液回收利用零排放的研究现状23-24
• 1.6 研究背景和主要目的24-27
• 第二章 烧碱蒽醌麦草浆臭氧漂白规律性研究27-51
• 2.1 引言27
• 2.2 实验原料与方法27-29
• 2.2.1 原料27
• 2.2.2 实验主要仪器27-28
• 2.2.3 方法28
• 2.2.3.1 酸预处理28
• 2.2.3.2 臭氧漂白(Z)28
• 2.2.4 分析测试28-29
• 2.3 结果讨论29-42
• 2.3.1 臭氧漂白过程中主要参数确定29-35
• 2.3.1.1 浆浓的影响31-32
• 2.3.1.2 pH的影响32-33
• 2.3.1.3 臭氧流量的影响33-34
• 2.3.1.5 漂白时间的影响34-35
• 2.3.2 臭氧漂白最佳工艺确定35-37
• 2.3.3 助剂的影响37-41
• 2.3.3.1 助剂的选取37-40
• 2.3.3.2 草酸用量优化40-41
• 2.3.4 臭氧漂白麦草浆杂细胞的影响41-42
• 2.4 臭氧漂白异常现象原因探索42-49
• 2.4.1 中低浓臭氧漂白漂后浆异常值原因探索42-45
• 2.4.1.1 漂白浆铜价与羧基含量测定42-43
• 2.4.1.2 谱图分析43-45
• 2.4.2 杂细胞影响原因探索45-49
• 2.4.2.1 铜价和羧基测定46
• 2.4.2.2 图谱分析46-49
• 2.5 本章小结49-51
• 第三章 废液循环漂白51-65
• 3.1 草酸生成机理51-53
• 3.2 紫外可见分光光度法测定草酸根53-57
• 3.2.1 实验53-54
• 3.2.1.1 试剂53
• 3.2.1.2 主要仪器53
• 3.2.1.3 测定原理53
• 3.2.1.4 实验条件对测定结果影响53-54
• 3.2.2 标准曲线制作54-56
• 3.2.3 回收率测定56
• 3.2.4 待测样品制备56-57
• 3.2.5 测定草酸根含量的注意事项57
• 3.3 漂白废液及预处理液循环回用57-58
• 3.3.1 回用预处理液制备58
• 3.3.2 回用漂白液制备58
• 3.4 结果与讨论58-64
• 3.4.1 未除杂麦草浆循环回用废液漂白58-60
• 3.4.1.1 未除杂麦草浆预处理液、漂白废液草酸根含量58-59
• 3.4.1.2 未除杂麦草浆废液循环回用漂白纸浆性质59-60
• 3.4.2 除杂麦草浆循环回用废液漂白60-62
• 3.4.2.1 除杂麦草浆预处理液、漂白废液草酸根含量60-61
• 3.4.2.2 除杂麦草浆废液循环回用漂白纸浆性质61-62
• 3.4.3 循环回用废液有机负荷初步研究62
• 3.4.4 漂白废液离心后沉淀红外分析62-64
• 3.5 本章小结64-65
• 第四章 臭氧漂白脱木素程度和草酸根生成规律65-79
• 4.1 实验66
• 4.1.1 实验主要仪器66
• 4.1.2 方法66
• 4.1.3 分析检测66
• 4.2 臭氧氧脱木素结果与讨论66-74
• 4.2.1 未除杂麦草浆(无助剂)臭氧漂白脱木素化学66-71
• 4.2.1.1 残余木素、聚合度与漂白时间的关系67-69
• 4.2.1.2 残余木素与卡伯值关系69-70
• 4.2.1.3 Kappa值与时间的关系70-71
• 4.2.2 未除杂麦草浆(添加助剂)臭氧脱木素化学71-74
• 4.2.2.1 残余木素、漂白时间、Kappa值相互关系72-74
• 4.3 未除杂麦草浆臭氧漂白草酸根生成规律74-77
• 4.3.1 草酸根生成与时间的关系75
• 4.3.2 草酸根生成与残余木素的关系75-76
• 4.3.3 草酸根生成与Kappa值的关系76-77
• 4.4 本章小结77-79
• 第五章 结论与展望79-83
• 5.1 结论79-80
• 5.2 创新之处80
• 5.3 存在的问题和建议80-83
• 致谢83-85
• 参考文献85-91
• 附录91

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