再造烟叶中碳酸钙的改性研究

发布时间：2017-07-17 13:03

  本文关键词：再造烟叶中碳酸钙的改性研究

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【摘要】：碳酸钙作为一种功能性填料,被广泛应用于造纸、涂料、再造烟叶等产品生产。碳酸钙作为填料添加到再造烟叶中,不仅能提高再造烟叶产品的理化性能,更重要在于适量添加能改善再造烟叶制品的吸食品质,降低生产成本。在生产实际过程中存在碳酸钙抄造留着率低,导致碳酸钙流失严重,污染抄造白水,限制了碳酸钙填料功能作用的发挥。因此,对碳酸钙进行改性、制备将是解决这一问题的可行途径。以六偏磷酸钠、柠檬酸为改性剂,以苹果酸钾、柠檬酸钾为添加剂(比例为1：1,用量为2%),采用碳化法制备改性碳酸钙。分别研究六偏磷酸钠、柠檬酸对碳酸钙改性的影响,同时初步分析其对碳酸钙的作用机理,进而研究两者复配后对碳酸钙改性的影响,得出最佳的复配比例。之后研究碳化温度、复合改性剂用量、二氧化碳浓度、氢氧化钙浆液浓度等四个因素对碳酸钙粒径的影响,以正交试验为手段,确定合成出性能优良的改性碳酸钙的最佳工艺参数。将合成出的改性碳酸钙应用于再造烟叶的生产,研究不同比例的碳酸钙填料对再造烟叶灰分、主流烟气的影响。同时,研究了不同种类的硅藻土填料对再造烟叶灰分、主流烟气的影响。六偏磷酸钠通过在碳酸钙表面形成羟基磷灰石结构,增加了碳酸钙生长过程中的空间位阻,导致碳酸钙择优取向生长为纺锤形。柠檬酸与浆液中的Ca2+通过配位键形成了螯合物柠檬酸钙,并且吸附在了碳酸钙晶粒的表面,降低了微晶的表面能,使碳酸钙的晶核能稳定的、长时间的存在于体系中,增大柠檬酸用量,碳酸钙的粒径逐渐减小。结果表明,当六偏磷酸钠、柠檬酸的复配比例为1：l时,制备出的碳酸钙平均粒径为4.82μm,比表面积为11.573 m2/g,形貌为纺锤形。通过正交工艺优化,当碳化温度为40℃、复合改性剂用量为1%、氢氧化钙浆料浓度为9%、二氧化碳浓度为100%,制备出的改性碳酸钙的平均粒径为4.91μm,比表面积为16.431 m2/g,灰分含量为19.25%。应用研究表明,改性碳酸钙加入到再造烟叶中的灰分比商用碳酸钙的灰分含量高了8.25%,常规烟气指标、感官评吸结果均优于商用碳酸钙。且随着改性碳酸钙的添加量逐渐增加,其灰分也逐渐升高。硅藻土的灰分含量比商用碳酸钙高了17.16%,且一氧化碳释放量、烟碱量、焦油量均能有所降低。
【关键词】：碳酸钙 再造烟叶 六偏磷酸钠 柠檬酸 灰分 主流烟气
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TS426;TQ132.32
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 绪论12-30
• 1.1 碳酸钙的国内外发展概况12-13
• 1.2 碳酸钙的概述13-17
• 1.2.1 碳酸钙的性质13-14
• 1.2.2 碳酸钙的分类14-15
• 1.2.3 碳酸钙的制备方法15-17
• 1.3 碳酸钙的表面改性17-19
• 1.3.1 表面改性理论17
• 1.3.2 表面改性方法17-18
• 1.3.3 表面改性剂分类18-19
• 1.4 碳酸钙的工业应用19-20
• 1.5 造纸用碳酸钙填料的研究20-26
• 1.5.1 碳酸钙填料的包覆改性21
• 1.5.2 纤维细胞内加填碳酸钙21-22
• 1.5.3 细小纤维/碳酸钙复合22
• 1.5.4 阳离子表面改性22-23
• 1.5.5 阴离子表面改性23
• 1.5.6 预絮聚技术23
• 1.5.7 表面耐酸处理23-24
• 1.5.8 纤维素衍生物的改性技术24
• 1.5.9 碳酸钙的晶型控制24-26
• 1.6 碳酸钙在再造烟叶中的应用26-27
• 1.7 本文的研究目的与内容27-30
• 1.7.1 研究目的27
• 1.7.2 研究思路27-29
• 1.7.3 主要研究内容29-30
• 第二章 实验方法30-37
• 2.1 试剂、原料及仪器30-31
• 2.2 改性碳酸钙的制备31-32
• 2.3 再造烟叶的制备32-33
• 2.3.1 片基的制备方法32
• 2.3.2 涂布工艺方法32-33
• 2.3.3 烟支制备方法33
• 2.4 改性碳酸钙的表征33-35
• 2.4.1 粒度分析33
• 2.4.2 沉降体积33-34
• 2.4.3 比表面积34
• 2.4.4 X射线衍射分析34
• 2.4.5 扫描电镜分析34-35
• 2.4.6 透射电镜分析35
• 2.4.7 红外光谱(IR)分析35
• 2.5 再造烟叶理化特性的表征35-37
• 2.5.1 灰分35
• 2.5.2 常规烟气组分检测指标及方法35-36
• 2.5.3 感官评价36-37
• 第三章 不同改性剂对碳酸钙的影响研究37-52
• 3.1 六偏磷酸钠对碳酸钙的影响37-43
• 3.1.1 六偏磷酸钠对粒径和比表面积的影响37-40
• 3.1.2 六偏磷酸钠对碳酸钙物相的影响40-41
• 3.1.3 六偏磷酸钠对碳酸钙形貌的影响41-42
• 3.1.4 六偏磷酸钠改性前后的碳酸钙红外光谱42-43
• 3.2 柠檬酸对碳酸钙的影响43-48
• 3.2.1 柠檬酸对粒径和比表面积的影响43-45
• 3.2.2 柠檬酸对碳酸钙物相的影响45-46
• 3.2.3 柠檬酸对碳酸钙形貌的影响46-47
• 3.2.4 柠檬酸改性前后的碳酸钙红外光谱47-48
• 3.3 复合改性剂对碳酸钙的影响48-50
• 3.3.1 复配比例对碳酸钙的影响研究48-49
• 3.3.2 改性前后碳酸钙的形貌49
• 3.3.3 改性前后碳酸钙的红外光谱49-50
• 3.4 本章小结50-52
• 第四章 改性碳酸钙的制备工艺研究52-63
• 4.1 改性碳酸钙制备的单因素实验52-59
• 4.1.1 碳化温度对碳酸钙的影响52-55
• 4.1.2 复合改性剂用量对碳酸钙的影响55-56
• 4.1.3 二氧化碳浓度对碳酸钙粒径的影响56-58
• 4.1.4 氢氧化钙浆液浓度对碳酸钙的影响58-59
• 4.2 改性碳酸钙制备的工艺正交优化59-62
• 4.3 本章小结62-63
• 第五章 填料在再造烟叶中的应用研究63-70
• 5.1 不同规格硅藻土填料对再造烟叶产品的影响研究63-66
• 5.1.1 材料与方法63-64
• 5.1.2 灰分含量测定结果64-65
• 5.1.3 常规烟气测定结果65-66
• 5.2 不同添加比例改性碳酸钙对再造烟叶的影响研究66-69
• 5.2.1 材料与方法66-67
• 5.2.2 无机元素检测结果67
• 5.2.3 灰分含量测定结果67-68
• 5.2.4 常规烟气检测结果68
• 5.2.5 感官评价68-69
• 5.3 本章小结69-70
• 第六章 结论与展望70-74
• 6.1 全文总结70-71
• 6.2 主要创新点71
• 6.3 问题与展望71-74
• 参考文献74-80
• 致谢80-82
• 附录82-83

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本文编号：553687