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非木材原料碱法蒸煮黑液甲醇产生量与产生机理的研究

温建宇  
【摘要】:碱法制浆过程中产生的挥发性有机污染物中,甲醇是主要的醇类污染物。本论文主要研究了非木材原料碱法蒸煮黑液加热处理过程中,甲醇的产生量与反应温度、时间、气体环境、氢氧化钠和硫化钠浓度以及气液相比的关系;同时对非木材原料碱法蒸煮黑液产生甲醇的机理进行了初步探讨。研究结果表明,几种非木材原料碱法蒸煮黑液加热处理后,其反应规律有一定的相似性。甲醇产生量与反应温度、时间、气体环境、氢氧化钠和硫化钠浓度以及气液相比有着密切的关系。麦草、蔗渣、芦苇和荻烧碱-蒽醌法黑液加热处理后,随着反应温度的升高和时间的延长,甲醇产生量不断增加;氧气环境下高温处理后,黑液的甲醇产生量急剧增大,而在氮气环境中甲醇产生量变化不明显。氢氧化钠浓度对黑液产生甲醇的影响不显著。气液相比对反应后黑液的甲醇产生量有极大的影响,气液相比越大,加热反应后甲醇产生量越高。反之,随着气液相比的减小,甲醇产生量下降,但是当气液相比小于0.4时,甲醇产生量变化不大。竹硫酸盐法黑液加热处理后,甲醇产生量随着温度的升高而增加;反应温度高于135℃时,甲醇产生量反而会下降。随着时间的延长,开始时甲醇产生量逐渐增大,而反应半小时以后甲醇产生量基本不再增加。一定温度下反应一定时间后,在氮气环境中竹硫酸盐法黑液甲醇产生量远高于氧气环境;与空气环境类似,当反应温度高于135℃,甲醇产生量会下降。随着氢氧化钠浓度的增大,甲醇产生量逐渐降低,温度越高降幅越大。随着硫化钠浓度的升高,甲醇产生量先升高后降低。气液相比对竹黑液产生甲醇的影响也很大,随着气液相比的减小,氮气环境中反应后,甲醇浓度保持稳定,气液相比小于2.1时,甲醇产生量开始下降;氧气和空气环境下,气液相比减小后,甲醇产生量迅速下降。气液相比越大,甲醇产生量越高;气液相比小于0.4时,三种气体环境下的甲醇产生量相差不大。用酸析法从黑液中提取木素,再将其溶于碱液后加热处理,测定其甲醇产生量。结果表明,对麦草、荻和竹木素加热处理后,产生甲醇的规律与相应黑液在相同条件下的规律相同。麦草和荻黑液加热处理后甲醇浓度增量和木素甲醇产生量显著性相关;麦草酸析液在相同条件下反应后,甲醇产生量很少,这表明黑液加热后产生的甲醇主要来源于溶解木素上甲氧基的脱除。竹子木素加热处理后甲醇产生量很小,只有在气液相比很大时才有明显增加。蒸煮时增加原料装锅密度可以减少甲醇的产生。


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