热水/生物酶预处理对速生阔叶材化机浆纸浆性能的影响
发布时间：2022-01-04 23:20
高得率浆具有良好的强度性能与优异的光学性能,且成本低廉,可以满足不同纸种与纸板的要求,因而,高得率浆在造纸市场中占的比重逐渐增加。为了满足不同产品对高得率浆的光学性能与物理强度的个性化要求,本论文主要围绕碱浸渍、漂白段的处理方法及工艺参数优化;热水/生物酶预处理对木片化学组分、形貌结构及纸浆性能的影响;热水/生物酶处理工艺的优化等方面开展了研究。在碱性过氧化氢处理过程中,温度较低时（70～80℃）,大部分漂液与木片发生漂白反应,漂白效率较高;温度较高时（90～95℃）,过氧化氢无效分解程度加剧,实际上起到漂白作用的漂液量很少,导致纸浆白度低。与漂白反应的规律不同,高温、高用碱量有利于润胀浸渍木片,纸浆的抗张强度与撕裂指数明显增加。通过对过氧化氢分解速率的研究,建立了温度、用碱量、过氧化氢浓度间的动力学模型,发现用碱量为6%时,漂终过氧化氢浓度的模型计算值与实际测定值相差不大,模型有较好的适用性。模型如下:（?）为使纸浆满足更高的生产要求,本研究提出了新的碱性过氧化氢处理方法,即分段碱与过氧化氢处理法（A-P）,先使用碱液浸渍润胀木片,再使用过氧化氢漂液处理木片,探究不同用碱量或过氧化氢...
【文章来源】：齐鲁工业大学山东省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同温度及用碱量对纸浆撕裂指数的影响
利于碱浸渍润胀木片，纤维的软化效果好，在磨浆时尽量保留长纤维。温度为95℃，用碱量为6%时的纸浆强度性能较优，撕裂指数为3.69mN·m2/g，说明高温、高用碱量更有利于提高纸浆的撕裂指数与抗张强度。在碱性过氧化氢处理木片的过程中，不仅起到漂白木片的效果，同时也增强了纸张的物理强度。氢氧化钠的加入不仅提供氢氧根离子加速过氧化氢产生自由基，还使半纤维素部分溶解，除去部分木素[59]。高温或高用碱量有利于润胀软化纤维，减少机械作用对纤维的损伤，在磨浆过程中尽量保留长纤维，从而提高纸张的强度性能[60]。图2.2不同温度及用碱量对纸浆抗张强度的影响由图2.2知，纸浆抗张强度的变化规律同撕裂指数相同，温度越高或用碱量越大，纸浆的抗张强度与撕裂指数均会增加。分析图2.2发现，较低温度下，80℃的抗张强度明显较高；较高温度下，85℃与90℃的纸浆抗张强度数值相近；而95℃下的抗张强度高于其他温度处理的强度效果。这可能是因为碱液浓度越高，浸渍润胀木片的效果越好，使纤维变得柔软，增强纤维间的连接，从而提高纸张强度性能。温度为95℃，用碱量为6%的纸浆强度性能较优，抗张强度为3.39kN/m。结合图2.1与图2.2，明显发现预处理的温度升高或用碱量增加，均会提高化机浆的物理强度性能，可能是碱浸渍润胀木片的效果较好，减少磨浆时对纤维的损伤，提高纤维间的结合力。
第2章碱性过氧化氢预处理对杨木化机浆漂白效率及强度性能的影响16图2.3碱性过氧化氢预处理过程中的过氧化氢浓度变化图2.3为不同反应温度（70～95℃），用碱量分别为0、3、6%时，碱性过氧化氢处理过程的残余过氧化氢浓度变化。观察图2.3，随着漂白时间的延长，漂液中的过氧化氢浓度呈现下降趋势，接近反应终点时，过氧化氢的浓度曲线趋于平缓[63]。而反应开始30min内，过氧化氢分解速率较快，漂白反应进行30min后，过氧化氢的分解速率放缓，漂液中的残余过氧化氢浓度趋于稳定值。图2.3（a）中，当漂白温度低于80℃，反应终止时，漂液中的残余过氧化氢含量较多，表明漂液中的过氧化氢无效分解产生的氧气量较少，大部分漂液与木片发生漂白反应，漂白效率较高。当70℃、6%NaOH时，反应终止时的过氧化氢浓度为0.32mol/L，而当75℃、0%NaOH时，反应终止时的过氧化氢浓度为0.33mol/L。采用不同处理条件时，漂液中的残余过氧化氢含量相近，表明增加用碱量或升高温度，均会加快过氧化氢的分解速率，降低漂白液中的过氧化氢浓度[64]。分析图2.3（b）与图2.3（c），发现温度升高，过氧化氢在反应开始的前20min内的分解速率明显加快，漂终的残余过氧化氢浓度逐渐降低。用碱量为6%，温度为80℃、85℃的漂终残余过氧化氢浓度分别为0.29mol/L、0.19mol/L，发现漂终的残余过氧化氢浓度随用碱量增加而降低。温度低于80℃时，过氧化氢的浓度变化主要与用碱量有关；而处理温度较高时，温度对过氧化氢分解速率的影响更为明显[65]。图2.3（d）中，当温度为95℃，反应进行到30min时，漂液中的残余过氧化氢浓度已经趋近于零，表明在高温条件下，过氧化氢的分解速率过快，漂白反应主要集中在前30min内，过氧化氢快速分解，产生大量氧气，无效分解程度加剧。2.2.4碱
【参考文献】：
期刊论文
[1]超声波处理废纸纤维的研究进展[J]. 石爽,胡芳,缪泽超,蔡合田,李得钊. 林产化学与工业. 2019(03)
[2]二维核磁谱对木质素酚与磨木木质素结构的对照解析[J]. 张浩楠,赵瑾,徐栋梁,任浩. 纤维素科学与技术. 2018(04)
[3]国家环保新政策与造纸行业面临的挑战[J]. 樊慧明,李嘉禾,郭鸣凤. 造纸科学与技术. 2018(03)
[4]高得率浆纸返黄抑制关键技术研究[J]. 刘朝浮,李跃进,万洪安,焦祎妍. 河南科技. 2018(14)
[5]自水解后杨木边材木片化学组分和结构特性的变化及其对木片碱液浸渍的影响[J]. 江骁雅,陈雪峰,侯庆喜,岳珍,张宏雷,刘苇. 中国造纸学报. 2018(01)
[6]高温水热处理对马尾松木材化学成分的影响[J]. 蔡绍祥,李康,秦韶山,李延军. 西南林业大学学报(自然科学). 2018(01)
[7]新型耐高温木聚糖酶对纸浆漂白效果影响研究[J]. 梁晓菲,周杨,李强,宋德军,曾文榄. 黑龙江造纸. 2017(04)
[8]高得率浆与化学浆成纸强度差异分析[J]. 林鸿嘉. 黑龙江造纸. 2017(04)
[9]自水解对速生杨木片碱浸渍性能影响的研究[J]. 江骁雅,侯庆喜,岳珍,张宏雷,刘苇,冯进朝. 中国造纸. 2017(11)
[10]热水预处理生物质原料及其生物转化研究进展[J]. 陈倩,陈京环,王堃,蒋建新,孙润仓. 林业科学. 2017(09)
博士论文
[1]木质生物质水热资源化利用过程机理研究[D]. 肖领平.北京林业大学 2014
硕士论文
[1]杨木自水解预处理过程中木素对木片颜色的影响[D]. 张鑫.天津科技大学 2016
[2]自水解预处理对杨木片药液浸渍的影响[D]. 徐宁攀.天津科技大学 2016
[3]含高得率浆纸料中阴离子垃圾控制技术研究[D]. 王雅婷.天津科技大学 2014
[4]杨木NaOH浸渍流体传输性能研究[D]. 王永贵.东北林业大学 2013
[5]双向旋转球磨机的粉碎机理及应用研究[D]. 鲍克伟.南京理工大学 2013
[6]半纤维素对浆纸质量的影响及其废弃资源的应用研究[D]. 王凤娟.山东轻工业学院 2010
[7]毛白杨CTMP浆生产过程中木片浸渍机理及抽出物溶出动力学[D]. 刘闰昌.北京林业大学 2009
[8]微生物酶对机械法制浆磨浆能耗的影响[D]. 隋晓飞.山东轻工业学院 2008
[9]过氧化氢分解动力学研究[D]. 莫淑欢.广西大学 2008
[10]生物质在超临界水中液化转化的实验研究[D]. 朱道飞.昆明理工大学 2005
本文编号：3569249
【文章来源】：齐鲁工业大学山东省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同温度及用碱量对纸浆撕裂指数的影响
利于碱浸渍润胀木片，纤维的软化效果好，在磨浆时尽量保留长纤维。温度为95℃，用碱量为6%时的纸浆强度性能较优，撕裂指数为3.69mN·m2/g，说明高温、高用碱量更有利于提高纸浆的撕裂指数与抗张强度。在碱性过氧化氢处理木片的过程中，不仅起到漂白木片的效果，同时也增强了纸张的物理强度。氢氧化钠的加入不仅提供氢氧根离子加速过氧化氢产生自由基，还使半纤维素部分溶解，除去部分木素[59]。高温或高用碱量有利于润胀软化纤维，减少机械作用对纤维的损伤，在磨浆过程中尽量保留长纤维，从而提高纸张的强度性能[60]。图2.2不同温度及用碱量对纸浆抗张强度的影响由图2.2知，纸浆抗张强度的变化规律同撕裂指数相同，温度越高或用碱量越大，纸浆的抗张强度与撕裂指数均会增加。分析图2.2发现，较低温度下，80℃的抗张强度明显较高；较高温度下，85℃与90℃的纸浆抗张强度数值相近；而95℃下的抗张强度高于其他温度处理的强度效果。这可能是因为碱液浓度越高，浸渍润胀木片的效果越好，使纤维变得柔软，增强纤维间的连接，从而提高纸张强度性能。温度为95℃，用碱量为6%的纸浆强度性能较优，抗张强度为3.39kN/m。结合图2.1与图2.2，明显发现预处理的温度升高或用碱量增加，均会提高化机浆的物理强度性能，可能是碱浸渍润胀木片的效果较好，减少磨浆时对纤维的损伤，提高纤维间的结合力。
第2章碱性过氧化氢预处理对杨木化机浆漂白效率及强度性能的影响16图2.3碱性过氧化氢预处理过程中的过氧化氢浓度变化图2.3为不同反应温度（70～95℃），用碱量分别为0、3、6%时，碱性过氧化氢处理过程的残余过氧化氢浓度变化。观察图2.3，随着漂白时间的延长，漂液中的过氧化氢浓度呈现下降趋势，接近反应终点时，过氧化氢的浓度曲线趋于平缓[63]。而反应开始30min内，过氧化氢分解速率较快，漂白反应进行30min后，过氧化氢的分解速率放缓，漂液中的残余过氧化氢浓度趋于稳定值。图2.3（a）中，当漂白温度低于80℃，反应终止时，漂液中的残余过氧化氢含量较多，表明漂液中的过氧化氢无效分解产生的氧气量较少，大部分漂液与木片发生漂白反应，漂白效率较高。当70℃、6%NaOH时，反应终止时的过氧化氢浓度为0.32mol/L，而当75℃、0%NaOH时，反应终止时的过氧化氢浓度为0.33mol/L。采用不同处理条件时，漂液中的残余过氧化氢含量相近，表明增加用碱量或升高温度，均会加快过氧化氢的分解速率，降低漂白液中的过氧化氢浓度[64]。分析图2.3（b）与图2.3（c），发现温度升高，过氧化氢在反应开始的前20min内的分解速率明显加快，漂终的残余过氧化氢浓度逐渐降低。用碱量为6%，温度为80℃、85℃的漂终残余过氧化氢浓度分别为0.29mol/L、0.19mol/L，发现漂终的残余过氧化氢浓度随用碱量增加而降低。温度低于80℃时，过氧化氢的浓度变化主要与用碱量有关；而处理温度较高时，温度对过氧化氢分解速率的影响更为明显[65]。图2.3（d）中，当温度为95℃，反应进行到30min时，漂液中的残余过氧化氢浓度已经趋近于零，表明在高温条件下，过氧化氢的分解速率过快，漂白反应主要集中在前30min内，过氧化氢快速分解，产生大量氧气，无效分解程度加剧。2.2.4碱
【参考文献】：
期刊论文
[1]超声波处理废纸纤维的研究进展[J]. 石爽,胡芳,缪泽超,蔡合田,李得钊. 林产化学与工业. 2019(03)
[2]二维核磁谱对木质素酚与磨木木质素结构的对照解析[J]. 张浩楠,赵瑾,徐栋梁,任浩. 纤维素科学与技术. 2018(04)
[3]国家环保新政策与造纸行业面临的挑战[J]. 樊慧明,李嘉禾,郭鸣凤. 造纸科学与技术. 2018(03)
[4]高得率浆纸返黄抑制关键技术研究[J]. 刘朝浮,李跃进,万洪安,焦祎妍. 河南科技. 2018(14)
[5]自水解后杨木边材木片化学组分和结构特性的变化及其对木片碱液浸渍的影响[J]. 江骁雅,陈雪峰,侯庆喜,岳珍,张宏雷,刘苇. 中国造纸学报. 2018(01)
[6]高温水热处理对马尾松木材化学成分的影响[J]. 蔡绍祥,李康,秦韶山,李延军. 西南林业大学学报(自然科学). 2018(01)
[7]新型耐高温木聚糖酶对纸浆漂白效果影响研究[J]. 梁晓菲,周杨,李强,宋德军,曾文榄. 黑龙江造纸. 2017(04)
[8]高得率浆与化学浆成纸强度差异分析[J]. 林鸿嘉. 黑龙江造纸. 2017(04)
[9]自水解对速生杨木片碱浸渍性能影响的研究[J]. 江骁雅,侯庆喜,岳珍,张宏雷,刘苇,冯进朝. 中国造纸. 2017(11)
[10]热水预处理生物质原料及其生物转化研究进展[J]. 陈倩,陈京环,王堃,蒋建新,孙润仓. 林业科学. 2017(09)
博士论文
[1]木质生物质水热资源化利用过程机理研究[D]. 肖领平.北京林业大学 2014
硕士论文
[1]杨木自水解预处理过程中木素对木片颜色的影响[D]. 张鑫.天津科技大学 2016
[2]自水解预处理对杨木片药液浸渍的影响[D]. 徐宁攀.天津科技大学 2016
[3]含高得率浆纸料中阴离子垃圾控制技术研究[D]. 王雅婷.天津科技大学 2014
[4]杨木NaOH浸渍流体传输性能研究[D]. 王永贵.东北林业大学 2013
[5]双向旋转球磨机的粉碎机理及应用研究[D]. 鲍克伟.南京理工大学 2013
[6]半纤维素对浆纸质量的影响及其废弃资源的应用研究[D]. 王凤娟.山东轻工业学院 2010
[7]毛白杨CTMP浆生产过程中木片浸渍机理及抽出物溶出动力学[D]. 刘闰昌.北京林业大学 2009
[8]微生物酶对机械法制浆磨浆能耗的影响[D]. 隋晓飞.山东轻工业学院 2008
[9]过氧化氢分解动力学研究[D]. 莫淑欢.广西大学 2008
[10]生物质在超临界水中液化转化的实验研究[D]. 朱道飞.昆明理工大学 2005
本文编号：3569249
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