桉木化学机械法制浆节能提质技术及作用机理的研究
发布时间：2017-07-01 00:11
本文关键词：桉木化学机械法制浆节能提质技术及作用机理的研究，由笔耕文化传播整理发布。
【摘要】：桉木是我国化学机械法制浆最主要的原料之一。目前,化机浆企业主要通过采购商品桉木片来进行生产,由于商品桉木片存在来源不稳、品种繁杂、材性差异大及储存周期长短不一等问题,企业还缺乏对商品木片特性给制浆性能产生影响的正确认识,导致无法准确地根据原料特性变化进行生产工艺调整,造成化机浆生产中普遍出现磨浆电耗高、化学品用量大、成浆质量不稳定及制浆废水污染负荷高,难治理等问题。因此,系统研究不同品种桉木的材性特征及化学机械法制浆性能差异,木片存储、浸渍条件、磨浆工艺等对化机浆性能的影响及其作用机理,其结果对我国桉木纸浆材的定向培育、桉木适宜化机浆原料的选择,以及桉木化机浆生产的节能降耗、改善产品质量和降低污染等有较重要的现实意义。论文的具体研究结果如下:研究选取的尾巨桉(E urophylla×E.grandis)、巨尾桉(E grandis×E.urophylla)、尾叶桉(E urophylla)、蓝桉(E globulus)及细叶桉(E tereticornis)等5种桉木原料,它们的基本密度在469~515 kg/m3之间,巨尾桉最高,细叶桉最低;纤维平均长度在755~785μm之间,差异不大;壁腔比在0.54~0.84之间,蓝桉的最小,巨尾桉最大;综纤维素含量在77.96%~81.36%之间,细叶桉的含量最高,巨尾按的最低;木质素含量在23.18%~26.62%之间,尾巨桉的含量最低,尾叶按的最高。采用P-RC APMP工艺,在H2O2用量为5.0%,Na OH用量为4.5%的浸渍条件下,细叶桉制浆得率最高,达86.7%,巨尾桉的最低,仅为84.2%;纸浆磨至相同加拿大游离度(CSF)300 m L,蓝桉所需磨浆电耗最低,为1188k Wh/t,且纸浆的抗张强度和白度最优,分别达到30.13 N·m/g和82.3%ISO;巨尾桉所需的磨浆电耗最高,达1370 k Wh/t,且纸浆的抗张强度和白度仅最差,为16.9 N·m/g和73.8%ISO。桉木片原料无论含水率高低,经过一段时间储存后,会使其P-RC APMP制浆所需磨浆电耗增加,制浆得率、制得纸浆的强度性能和光学性能均出现不同程度的下降。在P-RC APMP制浆中,浸渍段碱用量水平对桉木的制浆性能有显著影响。在特定的H2O2用量下,增加浸渍段碱用量(其它条件一致),会使制浆得率下降和制得纸浆的松厚度降低,但可以减少磨浆电耗,并显著提高纸浆强度性能;当Na OH与H2O2用量比值小于1时,纸浆白度随碱用量的提高有小幅度下降,但当比值超过1后,纸浆白度下降幅度会显著提高。其它制浆条件相同,浸渍段添加适宜的渗透剂可以改善桉木的化学机械法制浆性能,其中,添加0.4%的磺化琥珀酸二辛酯钠盐类渗透剂,纸浆磨至加拿大游离度300m L,磨浆电耗比对照样可减少10%以上,纤维束含量可减少46%,纸浆的抗张强度、耐破强度及撕裂强度可分别提高11.4%、14.3%及15.6%,但对白度无明显影响。提高第一段盘磨转速对细叶桉P-RC APMP制浆性能有显著的影响。在总H2O2用量5.0%,Na OH用量4.5%的浸渍条件下,第一段盘磨转速从3000 r/min分别提高至3500r/min和4000 r/min,纸浆磨至加拿大游离度670 m L,所需电耗可分别减少16%和27%,浆中纤维束含量分别下降20%和35%;后续磨浆中输入总电耗1000 k Wh/t时,制得纸浆抗张强度可分别提高15.6%和22.4%。此外,相同的浸渍条件下,选用不同浓度进行第二段磨浆,对制浆性能会产生较大影响。与高浓磨浆相比,采用较低浓度磨浆制取相同加拿大游离度的纸浆,可以节省磨浆电耗,减少浆中纤维束含量,但纸浆强度和白度会有所下降。其中分别采用中浓(10%)或低浓(5.0%)进行后续磨浆,纸浆磨至加拿大游离度370m L所需电耗相近,比30%浓度磨浆减少约8.0%左右,浆中纤维束含量分别减少85.7%及94.9%;当磨浆总电耗输入为1000 k Wh/t时,制得纸浆的抗张强度分别下降6.7%和12.1%,白度均下降约1.0%ISO。扫描电镜研究显示,木片原料纤维结合紧密,纹孔及导管绝大部分处于封闭堵塞状态。通过机械挤压,可以使木片纤维间裂缝及纤维上纹孔的开孔率增加,木片的浸渍药液吸收速率和吸收量提高。化学机械法制浆中木片浸渍性能影响因素的影响程度顺序为:时间㧐温度㧐浓度㧐化学品用量。UV-Vis光谱及红外光谱分析显示,细叶桉化机浆碱性H2O2漂白,主要是通过H2O2对浆中木质素的醛基、羰基结构及醌型结构等发色基团产生的破坏作用来实现;化机浆返色的主要原因是木质素结构中的醛基、共轭羰基及醌型结构受紫外光照或高温高湿的诱导发生变化,其中紫外光比热湿条件诱导产生的返色程度更高。
【关键词】：桉木 材性特征 化学浸渍 化学机械法制浆性能
【学位授予单位】：中国林业科学研究院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TS74
【目录】：
- 摘要5-7
- ABSTRACT7-20
- 第一章 绪论20-44
- 1.1 引言20-21
- 1.2 研究背景21-22
- 1.3 国内外研究现状22-41
- 1.3.1 速生桉木制浆22-23
- 1.3.2 化学机械法制浆23-28
- 1.3.3 化学机械法制浆的木片浸渍28-37
- 1.3.4 化学机械浆的漂白37-38
- 1.3.5 化学机械浆的仪器分析38-41
- 1.4 研究目的和意义41-42
- 1.5 项目来源与经费支持42
- 1.6 研究的技术路线和主要内容42-44
- 1.6.1 研究的技术路线42
- 1.6.2 研究的主要内容42-44
- 第二章 桉木原料的材性特征分析44-49
- 2.1 引言44
- 2.2 试验原料与方法44-45
- 2.2.1 试验原料44-45
- 2.2.2 试验方法45
- 2.3 结果与讨论45-48
- 2.3.1 化学组分分析45-46
- 2.3.2 纤维形态分析46-47
- 2.3.3 基本密度分析47-48
- 2.4 本章小结48-49
- 第三章 不同桉木的化学机械法制浆性能对比研究49-60
- 3.1 引言49
- 3.2 试验原料及方法49-52
- 3.2.1 试验原料49-50
- 3.2.2 试验方法50-52
- 3.3 结果与讨论52-59
- 3.3.1 制浆得率的比较53
- 3.3.2 磨浆电耗的比较53-54
- 3.3.3 松厚度的比较54-55
- 3.3.4 强度性能的比较55-57
- 3.3.5 光学性能的比较57-59
- 3.4 本章小结59-60
- 第四章 桉木片储存对化学机械法制浆性能的影响研究60-70
- 4.1 引言60
- 4.2 试验原料及方法60-62
- 4.2.1 试验原料60-61
- 4.2.2 试验方法61-62
- 4.3 结果与讨论62-69
- 4.3.1 制浆得率的比较63
- 4.3.2 磨浆能耗的比较63-64
- 4.3.3 松厚度的比较64-65
- 4.3.4 强度性能的比较65-66
- 4.3.5 光学性能的比较66-68
- 4.3.6 制浆废水的污染负荷和特征比较68-69
- 4.4 本章小结69-70
- 第五章 浸渍碱用量对桉木化学机械法制浆性能影响研究70-79
- 5.1 引言70
- 5.2 试验原料及方法70-72
- 5.2.1 试验原料70
- 5.2.2 试验验方法70-72
- 5.3 结果与讨论72-78
- 5.3.1 纸浆纤维形态比较72-73
- 5.3.2 制浆性能比较73-78
- 5.4. 本章小结78-79
- 第六章 渗透剂对桉木化学机械法制浆性能的影响研究79-89
- 6.1 引言79-80
- 6.2 试验原料及方法80-82
- 6.2.1 试验原料80
- 6.2.2 试验方法80-82
- 6.3 结果与讨论82-88
- 6.3.1 渗透剂的筛选82-83
- 6.3.2 对磨浆电耗的影响83-84
- 6.3.3 对纸浆纤维形态及纤维束含量的影响84
- 6.3.4 对纸浆松厚度的影响84-85
- 6.3.5 对纸浆强度性能的影响85-86
- 6.3.6 对纸浆光学性能的影响86-88
- 6.4 本章小结88-89
- 第七章 盘磨转速对桉木P-RC APMP制浆性能影响研究89-98
- 7.1 引言89-90
- 7.2 试验原料及方法90-91
- 7.2.1 试验原料90
- 7.2.2 试验验方法90-91
- 7.3 结果与讨论91-97
- 7.3.1 对磨浆电耗的影响91-92
- 7.3.2 对纸浆纤维束含量的影响92-93
- 7.3.3 对纸浆纤维形态的影响93-94
- 7.3.4 对纸浆松厚度的影响94
- 7.3.5 对纸浆强度性能的影响94-96
- 7.3.6 对纸浆光学性能的影响96-97
- 7.4 本章小结97-98
- 第八章 磨浆浓度对桉木P-RC APMP制浆性能影响研究98-108
- 8.1 引言98
- 8.2 试验材料与方法98-101
- 8.2.1 试验原料98-99
- 8.2.2 试验验方法99-101
- 8.3 结果与讨论101-106
- 8.3.1 对纸浆纤维形态及纤维束含量的影响101-102
- 8.3.2 对制浆性能的影响102-106
- 8.4 本章小结106-108
- 第九章 桉木化学机械法制浆的浸渍及漂白机理研究108-136
- 9.1 引言108
- 9.2 试验原料及方法108-114
- 9.2.1 试验原料108-109
- 9.2.2 试验方法109-113
- 9.2.3 仪器分析113-114
- 9.3 结果与讨论114-135
- 9.3.1 机械预处理对桉木片结构的影响114-116
- 9.3.2 化学浸渍对桉木片纤维微观结构的影响116-118
- 9.3.3 浸渍条件对桉木片浸渍性能的影响118-123
- 9.3.4 桉木化机浆漂白123-125
- 9.3.5 桉木化机浆金属元素含量分析125
- 9.3.6 细叶桉化机浆白度稳定性125-128
- 9.3.7 纸浆的UV-Vis光谱分析128-131
- 9.3.8 纸浆的红外光谱分析131-135
- 9.4 本章小结135-136
- 第十章 结论与讨论136-140
- 10.1 结论136-139
- 10.2 讨论及创新点139
- 10.3 建议与展望139-140
- 参考文献140-151
- 在读期间的学术研究151-154
- 致谢154
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 邓拥军;房桂干;韩善明;焦健;陈乃明;李红斌;李萍;梁芳敏;;木片储存对P-RC APMP制浆性能的影响[J];中国造纸;2009年11期
2 刘蕊杰;许向东;樊永明;;桉木CTMP老化过程中发色变化分析[J];纸和造纸;2012年10期
本文关键词：桉木化学机械法制浆节能提质技术及作用机理的研究，由笔耕文化传播整理发布。
，本文编号：503957
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/gckjbs/503957.html
