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三倍体毛白杨EMCC蒸煮和TCF漂白及其木素结构变化的研究

刘玉  
【摘要】:三倍体毛白杨是我国北方采用基因技术培育出的速生阔叶木树种。它生长周期短,并且具有材质好、纤维含量高、木素含量低、白度高等优点,是比较适宜的制浆工业新原料。本论文以三倍体毛白杨为研究对象,进行了常规(KP)和深度脱木素(EMCC)硫酸盐法蒸煮,以及KP和EMCC纸浆的OQP漂白工艺和机理的研究,为利用三倍体毛白杨生产高质量的化学浆提供技术和理论依据。 对三倍体毛白杨进行KP和EMCC蒸煮研究结果表明,三倍体毛白杨易于蒸煮,并且纸浆白度和得率都比较高。在最优工艺条件下,KP纸浆卡伯值为17.4,EMCC纸浆卡伯值降低到12.3。由于蒸煮过程中碱液浓度分布比较均匀,蒸煮废液中溶出物浓度比较低,EMCC蒸煮的最高温度比KP蒸煮降低了10℃,减少了碳水化合物的降解,而木素脱除率却得到大幅度提高,且几乎没有引起纸浆强度下降。相近卡伯值时,EMCC纸浆的白度和强度均高于KP纸浆。 对KP和EMCC纸浆进行以OQP为漂序的全无氯漂白的研究,在OQP漂白最优条件下,KP纸浆和EMCC纸浆的白度均超过80%ISO,并保持较高的强度。两者相比,漂白EMCC纸浆白度和物理强度略优于漂白KP纸浆。 KP和EMCC纸浆氧脱木素研究中,主要进行了用碱量、氧压和反应温度等主要影响因素对脱木素效果的研究和分析,确定了KP和EMCC纸浆氧脱木素的最佳工艺条件。研究表明,在氧脱木素后、过氧化氢漂白前对KP和EMCC纸浆进行螯合处理是必要的。螯合处理可以有效调节纸浆中过渡金属离子的分布,提高过氧化氢漂白的作用效果。在过氧化氢漂白的研究中,主要研究了过氧化氢用量、温度和时间对漂白效果的影响,确定了KP和EMCC纸浆过氧化氢漂白的最佳工艺条件为:浆浓10%,H_2O_2用量3%,MgSO_4 0.1%,NaOH 1.5%,温度90℃,作用时间210min。 检测了杨木原料和各阶段KP和EMCC纸浆中酸不溶木素(Klason木素)和酸溶木素(UV木素)的含量。分析了蒸煮和漂白的木素脱除率,并对KP和EMCC两个系列进行比较。归纳了木素含量与纸浆卡伯值的关系。 采用酶解-弱酸解两段法从原料木片和各阶段KP和EMCC纸浆中分离出原料木素和纸浆残余木素试样,尤其是成功地从OQP漂白纸浆中分离得到了残余木素试样。采用酸析法得到粗的黑液溶出木素试样,并利用弱酸解法进行提纯,得到较纯净的溶出木素试样。将经过与未经过弱酸解的溶出木素试样进行比较表明,经过弱酸解的木素试样,得率和纯度都较高,木素试样更具有代表性。 通过凝胶渗透色谱对所有木素试样进行木素分子量分布的研究。结果表明,KP蒸煮和OQP漂白过程中,木素平均分子量减小,其中主要发生在蒸煮和氧脱木素两个阶段;过氧化氢漂白基本没有改变木素的平均分子量。在EMCC蒸煮


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