蘆葦預水解硫酸鹽制備溶解漿工藝研究(編輯修改稿)
2025-07-25 21:37 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 α纖維素應(yīng)大于87％，最高可達99％[9]。 半纖維素對紙張物理性能的影響半纖維素是木材或紙漿中的一種重要成分，它對紙張的性質(zhì)有較大的影響，根據(jù)對不同紙張的性質(zhì)的不同要求，在制漿時應(yīng)盡量或適當保留紙漿中的半纖維素。半纖維素有利于紙漿的打漿，有利于纖維的細纖維化，大量研究結(jié)果表明，凡是通過打漿能獲得較高強度紙張的紙漿都有較高半纖維素的含量。對于給定的植物纖維原料來說，在蒸煮過程中半纖維素脫的越少，則單位質(zhì)量的紙漿中含有的纖維素就越少；反之，半纖維素脫得越多，則單位質(zhì)量的紙漿中含有的半纖維素就越多。從這個意義上來說，半纖維素含量高，有利于纖維素的結(jié)合，所以對提高紙張的裂斷長、耐破度和耐折度等有利。半纖維素含量低，有利于一些與纖維素結(jié)合力無關(guān)的紙張性質(zhì)，如不透明度和撕裂度等。在工業(yè)紙漿中，隨著半纖維素含量的增加，相對地降低了α纖維素的含量，即減少了保證纖維本身的強度的纖維素的含量，所以半纖維素在增加纖維結(jié)合上的積極影響在某程度上會被纖維本身強度降低的不利影響所降級或抵消。從邏輯上希望有一個最佳的（或最適宜的）半纖維素含量，但在實際中是很難控制的，因為半纖維素的含量對不同紙張的影響是不一樣的，如草漿的聚戊糖含量與紙張的物理性能有如下關(guān)系：α纖維素/聚戊糖=～3時，紙張的裂斷長、耐破度和耐折度最大，而松厚度和撕裂度最小。當該系數(shù)為6～9時，則撕裂度最大、松厚度好。楊木漿達到最大耐破度和抗張強度的適宜半纖維素含量約為20%，而此時紙張的不透明度和撕裂度最小[9]。 本課題的意義和研究內(nèi)容目前，三大紡織材料中，天然纖維產(chǎn)量（特別是棉花）受耕種面積減少和生產(chǎn)成本增加的約束；合成纖維因其難以降解和舒適度不足，需求受限制；而全球經(jīng)濟與人口的增長又提升了對紡織材料的整體需求，這就為第三種紡織材料——黏膠纖維帶來了需求增長空間。有條件的造紙企業(yè)如岳陽紙業(yè)、吉林化纖和福建南紙等利用溶解漿與造紙用漿的相通性，紛紛進行改建或擴建。根據(jù)2010~2012 年全球及中國溶解漿的行業(yè)報告，預計到2012 年底國內(nèi)溶解漿行業(yè)的生產(chǎn)能力將增長到529%， 萬t，%。伴隨溶解漿需求增長，木材資源供應(yīng)卻處于日益緊張的狀態(tài)，加之生長周期長，已經(jīng)難以滿足市場的需求。目前非木材用于制備溶解漿也倍受重視，如竹子、蘆葦、甘蔗渣、洋麻、廢黃麻等都得到了不同程度的研究及應(yīng)用，蘆葦作為重要的植物纖維原料，在造紙工業(yè)中綜合利用的社會效益和環(huán)境效益顯著。預水解處理半纖維素的溶出，造成生物資源的浪費與高污染負荷生產(chǎn)污水的高處理費用。近幾年，IFBR(IntegratedForest Products Biorefinery)的理念引入，將傳統(tǒng)的化學法制漿廠轉(zhuǎn)變?yōu)榱之a(chǎn)品生物質(zhì)精煉聯(lián)合企業(yè)，結(jié)合生物質(zhì)精煉(Biorefinery)和化學法制漿的特點，在化學法制漿之前增加預處理段，將半纖維素以聚糖或單糖的形式提取，經(jīng)過轉(zhuǎn)化加工可生產(chǎn)燃料乙醇、生物柴油和聚合物材料等高附加值的產(chǎn)品。預處理后的纖維原料制漿后的黑液可生產(chǎn)木素產(chǎn)品，與傳統(tǒng)的堿法制漿廠在堿回收將黑液中的有機物直接燃燒相比較，有望獲得生物資源綜合利用高增值的機會。使制漿原料中的纖維素、半纖維素和木素等化學組分都能獲得更加充分合理的利用[12]。本課題研究的內(nèi)容主要包括以下四項：（1）造紙植物纖維原料的化學成分分析，包括主要成分（纖維素、半纖維素、木素）和次要成分（灰分、有機溶劑抽出物等）的分析。（2）采用熱水預處理的方式對蘆葦進行預水解處理，在1:8的液比下，控制30分鐘的升溫時間，105分鐘的保溫時間，170℃的最高溫度對蘆葦進行預水解。（3）對預水解后的蘆葦半料漿進行硫酸鹽法蒸煮，在1:8的液比下，控制不同的最高溫度，保溫時間，用堿量和硫化度對預水解后的半料漿進行硫酸鹽法蒸煮。對不同的最高溫度，保溫時間，用堿量和硫化度的條件下蒸煮的蘆葦漿進行綜纖維素，α纖維素，灰分，高錳酸鉀值的測量。（4）通過分析正交實驗的結(jié)果，確定蘆葦?shù)念A水解硫酸鹽蒸煮制備溶解漿的最佳保溫時間，最高溫度，用堿量和硫化度。第二章 實驗材料和方法 主要試劑 主要試劑及來源序號名稱規(guī)格生產(chǎn)廠家1苯分析純天津市光復科技發(fā)展有限公司2 95%乙醇分析純天津市科密歐化學試劑有限公司3硫酸分析純遼寧新興試劑有限公司4氫氧化鈉分析純天津市科密歐化學試劑有限公司5亞氯酸鈉分析純天津市科密歐化學試劑有限公司6冰醋酸分析純天津市光復科技發(fā)展有限公司7鹽酸分析純沈陽新興試劑廠8溴酸鉀分析純天津市科密歐化學試劑有限公司9溴化鉀分析純天津市科密歐化學試劑有限公司10硫代硫酸鈉分析純沈陽市試劑五廠11碘化鉀分析純天津市科密歐化學試劑有限公司12可溶性淀粉分析純沈陽市新西試劑廠13高錳酸鉀分析純國藥集團化學試劑有限公司14硫化鈉分析純天津市凱信化學工業(yè)有限公司15丙酮分析純天津市科密歐化學試劑有限公司16重鉻酸鉀分析純天津市科密歐化學試劑有限公司 主要儀器及來源序號名稱型號生產(chǎn)廠家1電熱鼓風干燥箱1012AB天津市泰斯特儀器有限公司2電子萬用爐220V，2000W天津市泰斯特儀器有限公司3分析天平PL203梅特勒托利多儀器（上海）有限公司4水浴恒溫震蕩器SHZA上海博迅實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠5漿料脫水機陜西科技大學機械廠6篩漿機ICS5000西北輕工業(yè)學院機械廠7智能油浴ZKYY10L鞏義市予華儀器有限責任公司8箱式電阻爐SX2512沈陽市節(jié)能電爐廠9微型植物粉碎機FZ102天津市泰斯特儀器有限公司10循環(huán)水式真空泵SHZD（Ⅲ）鞏義市予華儀器有限責任公司 實驗方法 實驗原料化學組分分析蘆葦經(jīng)磨粉后，取40～60目篩分級作為試樣，裝入玻璃瓶密封好，測定水分備用。原料的分析主要檢測了水分、灰分、木素、綜纖維素、聚戊糖等指標，具體檢測方法如下：原料水分參照GB/；灰分含量參照GB/；水抽出物含量參照GB/；1%NaOH抽出物含量參照GB/；苯醇抽出物含量參照GB/；綜纖維素含量參照GB/；聚戊糖含量參照GB/T ；酸不溶木素含量參照GB/T 。 對原料的預水解取絕干量為45g的蘆葦置于中型反應(yīng)罐中，按照液比1:8加入去離子水，密封后放入油浴蒸煮鍋內(nèi)，按照升溫時間30分鐘，保溫時間105分鐘，最高溫度170℃進行預水解。熱水預處理反應(yīng)后的半料漿用水沖洗至不呈酸性為止，然后在小布袋內(nèi)用離心脫水機甩干后測定水分備用。 對半料漿的硫酸鹽蒸煮取絕干量為15g的蘆葦預水解半料漿置于小型反應(yīng)罐中，按照液比1:8加入去離子水
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