【正文】 水經(jīng)過軟水柱 X0101A/B進行軟化處理，然后一部分直接進入軟水罐 V0102A/B，通過軟水罐中設計壓力傳感器控制截止閥，來控制進入軟水罐的水量，從而保證水罐中的液面在一定范圍之內(nèi)。 1－風機； 2－空氣緩沖罐； 3－堿吸收塔； 4－水吸收塔； 5－發(fā)生器； 7－軟水柱； 8－軟水罐； 9－水泵； 10－堿液罐； 11－堿泵 ； 6， 12－冷卻器； 13－產(chǎn)物罐 圖 3 第 節(jié) 制藥工段的工藝流程設計 活性氧消毒劑的工藝流程由電催化膜反應器和供水、供電、堿循環(huán)、產(chǎn)物回收系統(tǒng)和供電系統(tǒng)組成， 如圖 3經(jīng)過上述處理的材料，有效提高了電導率，增加了導電性能，有利于降低裝置的電阻，提高了電流密度。采用串聯(lián)電路，一塊電極板既作陰極板又北京化工大學畢業(yè)設計論文 22 作為陽極板，節(jié)省了設備造價。 為了節(jié)省空間和極板材料，每個極板的兩側(cè)分別為陰陽極，每臺制藥機包括 17對電極；為了工業(yè)化方便管路布置和維修等，我們將 12 臺制藥機作為一個單元。陽離子交換膜是反應器的核心部件之一，其特征是對 OH－ 具有排斥作用，使之不能通過交換膜到達陰極反應區(qū)。2 電催化膜反應器簡圖 反應器本身是一個電解池，在電場作用， Na＋ 從一個固定負電荷向下一個負電荷遷移，以這種方式透過離子膜從電解槽的陽極室進入陰極室。2） ，它是利用國際上燃料電池的前沿技術制備高效電催化膜電極，該反應器集反應與分離為一體，工藝簡單，自動連鎖保護， 安全可靠，反應條件溫和，產(chǎn)物濃度在一定范圍內(nèi)可控，對環(huán)境友好，生產(chǎn)過程無三廢排放，屬于原子經(jīng)濟反應。年產(chǎn)三萬噸的清潔制漿工藝流程的設計，期望能夠解決現(xiàn)有工藝存在的黑液量大，有機物濃度高，難以治理；溫度高，棉漿粕質(zhì)量不均勻，能耗高等各種問題，為我國天然纖維素的清潔制漿集成技術產(chǎn)業(yè)化起到示范和帶動的作用。帶式浸漬器是濕料夾在兩個傳送帶間輸送，并經(jīng)過兩個滾輪的擠壓和輸送過程中的震蕩，大大提高了浸漬速率，并且?guī)捷斔团c螺旋輸送相比，電耗降低了 90%以上。浸漬器的作用主要是使原料與藥劑充分混勻，及藥劑要充分的浸漬到原料中。 (4)浸漬器采用帶式輸送。老工藝由于液比較大和工藝不成熟等原因，產(chǎn)生的黑液量非常大，有機物濃度也較高，很難治理，而且治理費用對于生產(chǎn)企業(yè)有時大到難以承受。針對上述間歇操作帶來的產(chǎn)品分子量分布較寬的問題，我們考慮采取平推流的模型，即連續(xù)管式蒸煮反應器，這樣，物料在管內(nèi)所受的溫度和停留時間在理論上均完全相同（實際操作中存在很小部分的返混問題） ，就解決了產(chǎn)品分子量分布較寬的問題，實現(xiàn)了性能的均勻性。傳統(tǒng)棉漿粕生產(chǎn)過程均采用間歇的蒸煮工藝，出口物料是具有不同停留時間的混合物。考慮過氧化氫在制漿過程中所起的重要的氧化及漂白作用，但費用較高的因素，我們的新工藝將自己設計電化學設備，利用電化學方法，生產(chǎn)羥基自由基活性氧與堿液的混合藥液，既降低了過氧化氫原料的成本，又提高了北京化工大學畢業(yè)設計論文 20 藥液中的藥劑電勢，在達到產(chǎn)品 質(zhì)量指標的前提下，液比減少為 1~，大大減少了蒸煮液體量，降低了該過程的能耗。1 制漿單元的工藝流程 本清潔制漿工藝流程與傳統(tǒng)的工藝流程相比，在產(chǎn)品性能、能耗、污染、資源利用等各方面都有很大的改進。 第 3 章 粘膠纖維用棉漿粕清潔工藝的設計 第 節(jié) 棉短絨清潔制漿工藝設計 針對傳統(tǒng)工藝存在的各種問題， 我們經(jīng)過理論分析和實驗驗證，確定了一種新的工藝流程。因此，我們設計了一種清潔 制漿工藝，期望能夠解決制漿過程污染嚴重和能耗大的問題。 連續(xù)法制漿工藝 近幾年，我國在連續(xù)蒸煮漂白工藝上取得了一些成就，經(jīng) Bivis 處理所得的棉漿粕的質(zhì)量能夠達到標準要 求，提高了產(chǎn)量，降低了能耗，且減少了污染 [27]，是清潔制漿工藝的發(fā)展趨勢。工藝條件如下： 用堿量 % 8~12 過氧化氫用量 % 1~2 氧氣壓力 MPa 最高溫度 ℃ 120 保溫時間 min 60~120 助劑 % （ NaSiO MgSO EDTA） 過氧化氫強化的氧堿法制漿工藝中主要影響因素是 H2O2 用量、 NaOH 用量 [26]。氧堿法中氧氣的溶解性差，致使蒸煮不均勻，影響漿粕質(zhì)量；堿 過氧化氫法中過氧化氫容易受到雜質(zhì)和反應條件的影響而分解，因此對原料和反應條件要求比較嚴格。 添加各種添加劑對棉短絨 NaOHH2O2 法制漿效果較好，白度和得率都有顯著提高，均勻度也較好，這些添加劑有 Na2SiO MgSO EDTA、 CaCl2等 [23]； 棉短絨堿 過氧化氫制漿與堿法制漿高溫蒸煮比較：紙漿得率提高 10%以上，白度增加近 20 度，蒸煮溫度低，可節(jié)省蒸汽，棉漿的柔軟性好，耐折度高，而且廢水中化學需氧量減少 80%[24]。 堿 過氧化氫法制 漿工藝 20世紀 80年代，保定鈔票廠首家引進棉短絨堿 過氧化氫法制漿技術和相關設備。污染程度也有很大的降低， COD 和 BOD 都降低了 50%左右， pH 也有了很大的降低。 氧堿法制漿工藝的參數(shù)如下： 用堿量 % ~ 液比 4:1 蒸煮溫度 ℃ 120~150 蒸煮時間 min 120~180 氧氣壓力 MPa ~ 在堿性條件下，氧氣會對纖維發(fā)生強降解作用，因此，要加入氫氧化鈉和碳酸鎂作保護劑，取得了很好的效果。 同時，傳統(tǒng)的制漿工藝污染嚴重，黑液有機物濃度大， CODCr超過 5 104mg/L，pH 高達 13 以上，色澤深，難以治理回收。然后用堿液進行浸漬，濾去過量的堿液，再裝入蒸煮器中進行蒸煮。下面將介紹近幾年來棉短絨制漿工藝取得的進步。 第 節(jié) 棉短絨制漿工藝的研究現(xiàn)狀 近幾年，國內(nèi)外對棉短絨制漿工藝進行了改進，棉絨漿的性能有了很大的提高 [20]。分子氧與木素的反應，實際上都屬于游離基反應，在堿性介質(zhì)中分子氧引起對酚型 和烯醇式木素結(jié)構單元的自動氧化所形成的負離子的親電攻擊。反應過程中，木素中一些帶色的基團如對醌、鄰醌和側(cè)鏈的共軛雙鍵等被氧化斷裂而成為無色基團，從而使?jié){液漂白。其反應結(jié)果，使側(cè)鏈斷開并導致芳香環(huán)氧化破裂，最后形成一系列的二元羧酸和芳香酸。過氧化氫與木素的反應概括為以下三個方面：木素結(jié)構單元苯環(huán)的反應、木素結(jié)構單元苯環(huán)的反應和木素結(jié)構單元苯環(huán)和側(cè)鏈同時碎解的反應。 (3)木素與過氧化氫的反應 過氧化氫是優(yōu)良的漂白劑之一，其在溶液中的離解反應為 H 2 O 2 H + + H O O 增加 pH，則 HOO增加，漂白能力增加，所以，通常過氧化氫是在堿性條件下進行。但此反應只是在α 位有醇羥基的情況下才出現(xiàn)。由于酚羥基具有弱酸性，對氫氧化鉀具有親和力，實際上是增加了木素的親液基團，并能使反應繼續(xù)下去。 (2)木素在堿液中的反應 在高溫條件下，植物原料中的木素與氫氧化鈉水溶液反應，木素中的多種醚鍵受親核試劑 OH— 的作用而發(fā)生水解降解，主要反應包括：酚型α 芳基醚結(jié)構基團的反應、酚型α 烷基醚結(jié)構基團的反應、 β 芳基醚結(jié)構的反應、甲基芳基醚結(jié)構的反應，添加蒽醌時的反應等等。 CCCO HO C H 3愈 瘡 木 基 丙 烷CCCO HO C H 3CCCO HH 3 C O紫 丁 香 基 丙 烷 對 羥 基 苯 基 丙 烷 圖 2到目前為止，大多數(shù)研究者認為木素主要是由愈瘡木基型、紫丁香基型和對羥苯基型結(jié)構單元（如圖 2因此，為使生產(chǎn)出的棉漿粕滿足質(zhì)量指標，必須除去棉短絨所含的木質(zhì)素 [1 18]。 木素的反應原理 (1)木素的化學結(jié)構 木素作為植物體內(nèi)普遍的一類高聚物，是支撐植物生長的主要物質(zhì)，其同纖維素和半纖維素一起構成纖維素纖維。氧化纖維素按所含基團分為還原型氧化纖維素（以醛基為主）和酸型氧化纖維素（以羧基為主），其共有的性質(zhì)是：氧的含量增加，聚合度和強度降低。在大多數(shù)情況下，隨著羥基的被氧化， 纖維素的聚合度下降。氧化劑與纖維素作用的產(chǎn)物成為氧化纖維素。 剝皮 反應的速率與終止反應速率是不同的，前者較后者大，因此，在堿法蒸煮時北京化工大學畢業(yè)設計論文 14 總是存在剝皮反應，其結(jié)果導致纖維素聚合度下降，漿粕得率低，故在蒸煮后期尤其注意不要過分延長時間以至制漿得率和強度下降。 這樣，在單根纖維素分子鏈上大約要損失 50 個葡萄糖單元，直至纖維素末端轉(zhuǎn)化成偏變糖酸基的穩(wěn) 定反應而終止反應，反應Ⅱ可以解釋如下： （ g）→（ h）醛式變烯醇式； （ h）→（ i）脫去一分子水，形成 C2和 C3之間的烯醇式結(jié)構； （ i） →（ j）烯醇式變成酮式； （ j）→ (k)酮基與 H2O 加成，生成同碳二元醇后進行分子重排。2 反應 I CCCCC H 2 O HH O HHHO HHO RC H OCCCCC H 2 O HH HHO HHO RH O H OC H 2 O HO CCCCC H 2 O HHO HHO RH OC H 2 O HO H CCCCC H 2 O HHO HHH OC H 2 O HO HO+ R O HCCCCC H 2 O HHO HHC H 2 O HOO2CCCC H 2 O HHO HHC H 2 O H2C O O H( a ) ( b ) ( c ) ( d ) ( e ) ( f ) 反應Ⅱ H OCCCCC H 2 O HH O HHHO HHO RC H OCCCCC H 2 O HH HHO HHO RH O H OO CCCCC H 2 O HHO HHO RO H O HCCCCC H 2 O HHO HHO2CCCC H 2 O HHO HH2C O O HH C O HH + H 2 OC H OHC O RH( g ) ( h ) ( i ) ( j ) ( k ) 北京化工大學畢業(yè)設計論文 13 圖 2 ② 剝皮反應 剝皮反應是指在堿性條件下，纖維素具有還原性的末端基一個個掉下來使纖維素大分子逐步降解的過程。纖維素堿性水解的程度與用堿量、蒸煮溫度、蒸煮時間等相關，其中溫度的影響最大。 ① 堿性水解 纖維素的配糖鍵在高溫的條件下，尤其是大部分木素已脫除的高溫條件下，纖維素會發(fā)生堿性水解。制漿過程中，隨著蒸煮溫度的升高和木素的脫除，纖維素會發(fā)生堿性降解。 第 節(jié) 棉短絨制棉絨漿的反應原理 纖維素的反應原理 (1)纖維素的化學結(jié)構 纖維素本身是一種多糖，基本基環(huán)是 D葡萄糖，精確地說是失水 D葡萄糖C6H10O5（葡萄糖殘基），基環(huán)間以β 1,4（ 半縮醛）聯(lián)接的線狀化合物，其結(jié)構式如下圖 [16]： 北京化工大學畢業(yè)設計論文 12 OC H 2 O HO HO HOOC H 2 O HO HO HO 圖 2在 260～ 300℃變色分解 堿的影響 在強堿中發(fā)生膨脹，強力下降，但在 2%NaOH 溶液中強力幾乎不下降 酸的影響 在熱稀酸、冷濃酸中強力下降且分解 耐氣候性（在室外） 強力稍微降低 其他化學藥品的影響 受強氧化劑腐蝕，但用次氯酸鹽、過氧化物漂白無損傷 溶劑的影響（一般溶劑系指乙醇、醚、苯、丙酮、汽油） 在一般溶劑中不溶解；在銅氨溶液、銅乙二胺溶液中溶解 一般所用染料 直接、還原、鹽基性、媒染、硫化、反應性染料，以及冰染料和涂料 (2)粘膠纖維的用途 粘膠短纖維在國外的常規(guī)紡織品方面的 使用日益減少，而轉(zhuǎn)向非織造織物領域，其中包括室內(nèi)用布、裝飾用布、醫(yī)院及其他衛(wèi)生機構用布、上衣服裝的填料布，以及工業(yè)用布，在國內(nèi)主要用于與棉或羊毛混紡，織成各種織物，用于內(nèi)衣、外衣、桌布、窗簾等，部分作成毛線。11： 表 2 100 圓網(wǎng) 500 177。 M1 177。 s M1 177。 100 注： M1 由供需雙方協(xié)商確定 表 2 甲種纖維素 /% ≧ 灰分 (725℃ )/% ≦ 鐵含量 /(mg/kg) ≦ 14 18 23 白度 /% ≧ 82 81 80 小塵埃 (～ ， 絕干量 )/(mm3/kg) ≦