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《中国林业科学研究院》 2011年
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慈竹化机浆工艺技术及漂白机理的研究

梁芳敏  
【摘要】: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%,H_2O_2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:Na_2CO_3用量2%,Na_2SO_3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H_2O_2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%H_2O_2用量时,得率为95.7%,30%H_2O_2用量时,得率为85.5%),漂白废水的污染负荷急剧上升,30%H_2O_2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。
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