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三倍体毛白杨硫酸盐浆电化学介体催化脱木素和漂白及机理研究

孔凡功  
【摘要】:纸浆含氯漂白产生的有毒的有机氯化物对环境具有极大的危害。发展无元素氯及全无氯漂白新工艺是实现纸浆漂白清洁生产的关键。电化学介体脱木素(E_M)是一种新型纸浆漂白方法。寻找高效催化电极和催化介体是建立该体系的关键,也是电化学漂白研究的重点和难点。本论文以三倍体毛白杨KP浆为原料,制备和筛选了高效电极和催化介体,建立了高效电化学介体脱木素体系,并对脱木素工艺及漂白和相关机理进行了研究,为其实际应用提供技术和理论依据。 电化学含氯漂白的研究表明:单段漂白的适宜工艺为:初始pH值8.0,温度40℃,电压3.5V,时间120min,NaCl3.5%,浆浓1%,在此条件下能将Kappa值为24.6的浆漂至70%ISO,Kappa值为13.4的浆漂至80%ISO,且废液可循环使用。当改为两段漂在NaCl用量相同情况下,也达到了相同白度。与传统CEH漂白相比,达到80%ISO时,电化学漂白可缩短时间且漂白废液CODcr含量较低。 电极材料需根据电极电位的高低及其催化性能的高低来选择。制备的Ti/SnSbO_x、Ti/SnSbO_x/MnO_2、Ti/RuTiO_x、Ti/SnSbO_x/Pt和Ti/SnSbO_x/PbO_2电极,具有相应的催化晶体或共溶体存在,涂层表面均匀、致密。Ti/SnSbO_x/PbO_2和Ti/SnSbO_x/Pt的阳极电位最高,Ti/RuTiO_x、石墨、不锈钢和Ti/SnSbO_x电极次之,Ti/SnSbO_x/MnO_2:电极电位最低。对紫脲酸(VIO)为介体的电化学脱木素体系,Ti/RuTiO_x电极效果最好,具有最高的催化活性。 合成了多种多金属氧酸盐(POM),且均为Keggin型结构,具有传递电子的能力,氧化电势较高。Na_8[PMo_7V_5O_(40)](POM-5)和有机介体VIO是优良的电化学脱木素催化介体。 优化了电化学介体脱木素工艺。VIO为介体的电化学脱木素的最优工艺为:VIO1.8mmol/L,电压2.5V,时间5h,pH值4.5,温度50℃,Na_2SO_40.05mol·L~(-1)。后续碱处理,能进一步降低纸浆Kappa值,提高白度。E_ME处理使纸浆Kappa值由17.4降至7.8,木素脱除率为55.2%,粘度由1144cm~3·g~(-1)降至1032cm~3·g~(-1),白度由39.2%ISO升至51.2%ISO。VIO为介体的E_M对不同Kappa值杨木KP浆和其它纤维原料纸浆均具有较好的脱木素效果。POM-5为介体的电化学脱木素较优工艺为:POM-52.5mmol·L~(-1),电压2.5V,温度80℃,时间5h,pH值3.0,Na_2SO_40.1mol/L。电解液可循环使用。后续碱处理,能进一步降低纸浆Kappa值,提高白度。对高Kappa值杨木浆的最优工艺为:POM-54mmol·L~(-1),时间5h,温度90℃,电压2.5V,pH值3.0。POM为介体的E_M对不同Kappa值杨木浆均具有较好的脱木素效果,E_ME处理后,木素脱除率高于40%,粘度损失小于15%。 进行了含电化学介体漂段(E_M)的ECF和TCF漂白的研究。VIO为介体的E_M


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1 孔凡功;三倍体毛白杨硫酸盐浆电化学介体催化脱木素和漂白及机理研究[D];华南理工大学;2006年
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