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尾巨桉制浆工艺及机理研究

姚春丽  
【摘要】: 论文以尾巨桉为原料,测定其材性,并采用不同制浆方法、生物预处理及不同漂白程序,添加表面活性剂和干强剂,对其制浆适应性进行了系统研究,为尾巨桉的工业应用提供数据和理论指导。 对尾巨桉材性和APMP制浆工艺及其机理进行研究,结果发现:尾巨桉相比于其它桉木的综纤维素含量高(75.8%),木材色泽较浅,基本密度比较小(0.487g/cm~3),纤维长宽比最大61,柔性系数比较大;得到尾巨桉APMP较适宜的化学预处理条件,尾巨桉APMP的白度达到了66%ISO,运用NOSA统计软件对试验结果进行了方差分析,得出了尾巨桉APMP裂断长、白度与化学预浸条件的回归方程。 对不同立地条件下尾巨桉KP-AQ的制浆工艺进行研究。研究发现东门和雷州尾巨桉材性差别不大。得出东门和雷州尾巨桉尾巨桉KP-AQ制浆的蒸煮工艺条件比较相近。 对雷州尾巨桉KP-AQ浆进行漂白研究,得出常规D_1-E-D_2-P漂后浆白度为81.1%,黏度为972mL/g。通过丙酮抽滤后,白度上升到83.2%;用Mg(OH)_2代替NaOH的漂后浆白度为81.0%,黏度为931mL/g;原浆经氧漂后白度为58.4%,黏度为914mL/g,卡伯值为7.76;O-D_1-E-D_2漂后纸浆白度为86.0%,黏度为872mL/g;O-D-E-P漂后纸浆白度为85.4%,黏度为883mL/g。 用T.lanuginosus产木聚糖酶预处理雷洲尾巨桉KP-AQ浆,得出最佳工艺条件为:木聚糖酶用量10U/g,反应时间90min,处理温度60℃,pH值6.0,浆浓度10%。纸浆白度为55.2%,卡伯值为8.38。纸浆黏度有所提高,木聚糖酶助漂后纸浆物理强度有所增加。研究生物漂白机理得出:木聚糖酶处理后,浆中聚戊糖的含量下降了3.51%,酸不溶木素含量下降了0.12%。经X射线衍射仪分析,木聚糖酶处理前后纤维素的结晶度变化不大。扫描电镜分析得出,未经木聚糖酶预处理纸浆纤维表面比较光滑,结构紧密。经过预处理浆纤维表面出现了孔隙。对照浆和酶解浆的红外光谱和酶解液紫外光谱分析得出,木聚糖酶生物处理后纤维上产生游离羟基,增加了纤维间的氢键结合。木聚糖酶降解了纸浆中的部分木聚糖,溶出纸浆中的少量木素。与其它木聚糖酶相比,由T.lanuginosus产木聚糖酶预处理浆料黏度提高,酶用量少。 雷洲尾巨桉KP-AQ浆TCF漂白的O-X-Mn-P中,纸浆白度达到80%,而黏度在800mL/g以上;轻(超轻)ECF工艺漂白尾巨桉KP-AQ浆,O-X-A-D_1-Ep-D_2漂白效果较好。总用氯量为0.95%时,纸浆白度达到85%以上。比达到相同白度的常规ECF(O-D_1-E-D_2)节省60%ClO_2,比O-D_1-Ep-D_2漂白工艺节约40%ClO_2,降低了漂白废水污染负荷。 研究了表面活性剂在尾巨桉AS-AQ制浆及其各段漂白中的作用及机理。得到了添加LAS尾巨桉AS-AQ蒸煮的最佳条件,LAS能够使纸浆得率增加,白度提高,黏度增加,保水值增加,苯醇抽出物降低;加入LAS并没有使蒸煮液中蒽醌颗粒的粒径减小,蒸煮液中小于0.45μm粒径的蒽醌浓度在常温下比无LAS要低35%;LAS使木片内部的蒽醌含量大幅度的增加,使100℃和120℃的磺酸基数量提高了。 在氧漂过程中最优的助剂为复合型表面活性剂(0.25%LAS和0.25%AEO-9)使白度增加3.6度,卡伯值降低1.3,黏度稍有降低;木聚糖酶在Tween80加入量20mg/mL时,酶活达到最大并提高27%;H_2O_2漂白的最佳助剂为NP系列,加入0.25%NP-10和0.75%NP40时,HLB值为16.1时效果最佳;在O-X-Q-P各段均加入助剂,可以使白度增加5.1度,手抄片纸浆物理强度增加。 研究了添加壳聚糖类和淀粉类干强剂的效果。通过壳聚糖接枝共聚物的合成,将其应用在尾巨桉KP-AQ浆中。结果表明,CTSAD(壳聚糖-丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化铵)比CTS(壳聚糖)各项物理强度指标提高明显,且用量较少。电子显微镜下看出,加入助剂后纤维交织状况更加密集,尤其加CTSA后,纤维交织的密集程度较之空白纸样有很大提高。 探讨了阳离子淀粉-丙烯酰胺二元接枝共聚物、CTSAD三元接枝共聚物及混合使用工艺条件及其增干强效果。接枝率为35.59%阳离子淀粉-聚丙烯酰胺应用效果很好。用量在0.8%,打浆度在46°SR附近,成纸的撕裂指数由4.7mN·m~2/g提高到9.5mN·m~2/g,耐折度由229次提高到278次,抗张指数由74.70N·m/g提高到147.94N·m/g。对于混合增强剂,在反应温度40℃,pH8.5,阳离子淀粉-丙稀酰胺二元接枝共聚物与C他SAD三元接枝共聚物之比为5:5时,纸张的撕裂度、耐折度、抗张指数分别得到显著提高,并为碱性造纸和低定量造纸提供可能。


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