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蔗渣蒸汽爆破法制浆工艺及其机理研究

杨崎峰  
【摘要】:由于造纸工业所面临的能源供应不足,资源短缺和环境污染严重等问题越来越突出,因此,高得率、低能耗和少污染的制浆方法一直是国内外造纸工作者研究的热门方向。爆破法制浆具有高得率、高效率、高强度、低能耗和少污染等优点,已经发展成为一种先进的高得率制浆方法。本研究主要探讨了爆破法制浆的最佳工艺条件及其对爆破浆化学组分的影响,并对爆破浆进行了可漂性研究,同时分析了爆破浆废水的污染特性。实验还利用扫描电镜、X—射线衍射、紫外光谱、红外光谱及XPS电化学分析能谱等现代分析手段进行了爆破法制浆的微观研究。研究结果如下: 1、经过正交实验和验证实验,得出最佳中试爆破工艺为:NaOH用量2.0%,Na_2SO_3用量2.0%,AMS用量0.1%,液比1:4.0,爆破压力1.4MPa。以该纸浆配抄的瓦楞纸各项强度指标已经超过A级瓦楞原纸的要求。 2、爆破工艺条件对爆破浆的纤维素、半纤维素和木素含量均有一定的影响,且NaOH用量和爆破压力是主要影响因素。 3、未漂蔗渣爆破浆白度很低,其可漂性差,经过P-P两段漂或H-P两段漂处理后,白度均低于40%。 4、爆破浆的污染负荷与CTMP浆相当,但明显小于半化学浆的污染负荷,是一种低污染的高得率制浆新方法。 5、通过扫描电镜图观察发现,爆破处理使纤维、细胞壁S1和S2层受到 广西大李硕士李位论文· 《羞幢美汽爆破眩制装工艺众其机理研究》 不同程度的破坏,纤维束松散柔软,且纤维和纤维束明显卷曲折叠,同时 发现纤维的解离分散程度与爆破压力和添加的预浸化学药品有密切关系。 6、通过X一射线衍射分析表明,爆破使纤维素的相对结晶度增大,而绝对 结晶度下降,说明经过预蒸煮和爆破处理使半纤维素部分降解。 7、爆破洗浆液的紫外光谱图中在280nm处出现了明显的吸收峰,可推断 爆破处理使木质素发生了降解。 8、通过红外光谱图分析表明,爆破处理只是使蔗渣纤维的部分吸收峰的 强度发生变化,主体化学结构没有明显变化,但纤维素特征吸收峰的相对 吸收强度增强,半纤维素的特征吸收峰明显减弱。 9、爆破浆的XPS分析结果表一明,爆破处理使蔗渣纤维表面的0/C有所提 高,且c1峰面积减小,说明爆破浆表面有较高的碳水化合物含量和较低 的木素和抽提物。S/C的提高则表明爆破使纤维表面的木素磺化度提高, 这是引起爆破浆强度高的原因之一。


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