造纸绿液制备碳酸钙晶须的研究

发布时间：2017-10-27 08:05

  本文关键词：造纸绿液制备碳酸钙晶须的研究

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【摘要】：近年来,随着我国经济的飞速发展,国民用纸量也随之增加,因此越来越多的造纸厂应运而生。与此同时,造纸工业也面临一些很难解决的环境与资源浪费难题。造纸通常分为制浆段、抄纸段、涂布段与加工段,造纸绿液就是制浆段一种非常重要的中间产物,它是碱法制浆黑液经提取、蒸发浓缩、燃烧后得到的熔融物溶解于稀白液或水中形成的,其主要成分为碳酸钠和一些杂质物质。为回收宝贵的碳酸钠循环进入工艺流程以降低成本,通常是向造纸绿液中加入石灰以回收碱,副产物便是白泥。白泥的主要成分是碳酸钙,碳酸钙有三种晶型:文石、方解石、球霰石。白泥为方解石型碳酸钙,其为稳定态斜六方晶型且利用价值低,文石型碳酸钙是一种亚稳态的环境友好材料,形貌为晶须状,附加利用价值非常高。本文主要研究造纸绿液合成碳酸钙晶须,实验通过XRD、SEM、ICP及pH值等分析测试手段,系统地研究了最佳反应参数、杂质的影响及预处理后的造纸绿液制备碳酸钙晶须。文石型碳酸钙晶须是一种亚稳态的碳酸钙,其生长结晶受环境的影响比较大。因此本论文首先利用分析纯试剂对反应系统的反应参数进行研究,找出最佳的反应温度为80℃、最佳反应物加料方式双滴加、最佳衬底液Ca2+浓度为0.4mol/L、最佳反应系统搅拌速度为350r/min,在反应液中加入碳酸钙作为晶种对产品晶型影响不明显。本文通过采用化学分析的方法确定了造纸绿液中主要成分及主要杂质,由于造纸绿液中杂质成分复杂。本文主要采用模拟绿液成分的方法逐一分析研究造纸绿液中杂质对碳酸钙晶须结晶的影响。结果表明,含硫化合物是绿液中含量最多的杂质,当含硫化合物低于20%时,产品中文石型碳酸钙含量均高于75%,且此时产品碳酸钙的形貌均匀,长径比较为理想。当造纸绿液中含硫化合物含量高于30%后,产品的主要产物变为颗粒状的方解石相碳酸钙。通过模拟造纸绿液成分的方法得出绿液中的杂质物质硅对碳酸钙的晶型影响较大,实验结果表明:当模拟造纸绿液中硅的浓度高于0.4g/L时,产物为颗粒状的方解石型碳酸钙。MgO的加入能够有效地抑制硅对碳酸钙结晶的影响,在反应体系中加入0.7g/L的MgO溶液时,模拟造纸绿液中硅含量为0.4g/L时,产品中文石相碳酸钙晶须的含量为76%,当模拟造纸绿液中硅含量为0.9g/L时,产品中仍然有少量的文石相碳酸钙,只有当模拟造纸绿液中硅含量为1.2g/L时,产品全部转化为方解石相碳酸钙。造纸绿液中硅含量较高,直接采用造纸绿液制备所得产品的晶型为方解石型碳酸钙,在反应之前对造纸绿液进行一定的预处理降低绿液中硅的含量,并且在反应过程加入MgO来抑制硅的影响,能够成功制备出文石含量约为40%的产品,所得产品附加值高于造纸厂生产出来的白泥。
【关键词】：造纸绿液 白泥 碳酸钙晶须
【学位授予单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ132.32
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-21
• 1.1 造纸10-13
• 1.1.1 造纸工业10
• 1.1.2 竹浆造纸优势及发展10-12
• 1.1.3 竹浆造纸存在的问题12-13
• 1.2 碱回收白泥13-15
• 1.2.1 竹浆造纸碱回收绿液及白泥处理13-14
• 1.2.2 白泥的成分14-15
• 1.3 碳酸钙晶须的国内外研究现状15-19
• 1.3.1 碳酸氢钙水热分解法16
• 1.3.2 尿素水解法16-17
• 1.3.3 Ca(OH)_2-CO_2气液反应合成法17-18
• 1.3.4 可溶性钙盐与碳酸盐反应制备法18-19
• 1.3.5 超重力反应结晶法19
• 1.4 本实验的研究目的及意义19-21
• 2 实验及样品检测21-25
• 2.1 实验原料及设备21-22
• 2.1.1 实验原料21
• 2.1.2 主要仪器设备21-22
• 2.2 实验方案设计22-23
• 2.3 分析表征方法23-25
• 3 碳酸钙晶须的制备及其影响因素25-41
• 3.1 前言25
• 3.2 样品的制备25
• 3.3 结果与讨论25-39
• 3.3.1 温度对碳酸钙晶须的影响25-29
• 3.3.2 衬底液对碳酸钙晶须生长的影响29-32
• 3.3.3 反应液滴加方式对碳酸钙晶须生长的影响32-35
• 3.3.4 搅拌速度对碳酸钙晶须生长的影响35-38
• 3.3.5 添加晶种对碳酸钙晶须生长的影响38-39
• 3.4 本章小结39-41
• 4 造纸绿液中杂质对碳酸钙晶须的影响41-56
• 4.1 前言41
• 4.2 样品的制备41
• 4.3 结果与讨论41-54
• 4.3.1 Na_2S对碳酸钙生长的影响41-45
• 4.3.2 Na_2SO_4对碳酸钙晶须生长的影响45-48
• 4.3.3 Na_2S_2O_3对碳酸钙晶须生长的影响48-51
• 4.3.4 Na_2SiO_3对碳酸钙晶须生长的影响51-54
• 4.4 本章小结54-56
• 5 造纸绿液制备碳酸钙晶须的研究56-66
• 5.1 前言56
• 5.2 样品的制备56
• 5.3 结果与分析56-65
• 5.3.1 MgO的加入对硅酸钠的抑制作用56-60
• 5.3.2 未经处理的竹浆造纸绿液制备碳酸钙晶须60-61
• 5.3.3 预处理后的竹浆造纸绿液制备碳酸钙晶须61-63
• 5.3.4 竹浆造纸绿液制备所得碳酸钙的品质研究63-65
• 5.4 本章小结65-66
• 结论66-67
• 展望67-68
• 致谢68-69
• 参考文献69-73
• 攻读学位期间发表的学术论文73

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本文编号：1102603