麦草化机浆氨法预处理工艺的研究

作     者：李军波 

作者单位：陕西科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：韩卿

授予年度：2012年

学科分类：082903[工学-林产化学加工工程] 08[工学] 0829[工学-林业工程] 082201[工学-制浆造纸工程] 0822[工学-轻工技术与工程] 

主      题：麦草化机浆 氨法预处理 尿素 KOH-K2S法预处理 瓦楞原纸 黑液 

摘      要：本课题研究了一种用尿素和氢氧化钾预处理制备麦草化机浆的生产工艺条件，这种工艺所产生的黑液中含有丰富的氮、钾元素，可以用于农田的灌溉或制成农业用的复合肥料，黑液易于处理，既保护了环境，又降低了对黑液的处理费用，因此研究尿素-氢氧化钾蒸煮预处理工艺具有重要的意义。 本课题用正交试验的方法研究了尿素和氢氧化钾预处理制备麦草化机浆的最佳工艺条件：尿素用量8.0%(相对于绝干原料)，氢氧化钾用量6.0%(相对于绝干原料)，液比1:5，保温时间60min，最高温度160℃。纸浆得率为66.03%。使用标准PFI磨浆机磨浆，控制打浆度在45°SR，然后在标准抄片器上抄造手抄片，手抄片放于恒温恒湿室中处理24小时以上，测定其各项物理性能指标。实验结果表明，在蒸煮过程中不加入其他试剂的情况下，手抄片的环压强度指数为9.43N·m/g，裂断长为4.87Km，紧度为0.43g/cm。 采用单因素实验法在蒸煮剂中加入了硫化钾，提高纸张的紧度，得出了优化后尿素和氢氧化钾蒸煮预处理麦草的最佳工艺条件：尿素用量8.0%，氢氧化钾6.0%，硫化钾5%，液比1:5，保温时间60min，最高温度160℃。然后采用相同的抄片工艺，测定纸张的各项物理性能指标。实验结果表明，手抄片的环压强度指数为11.54N·m/g，裂断长为4.81Km，紧度为0.44g/cm。由此可见，加入硫化钾对纸张的提高非常有限，紧度依然没有达到瓦楞芯(原)纸国家标准中的A级标准。 试验中加入硫化钾，采用单因素减少用碱量的方法提高纸张的紧度。蒸煮工艺是：尿素用量8.0%，氢氧化钾5.0%，硫化钾5.0%，液比1:5，保温时间60min，最高温度160℃。然后采用相同的抄片工艺，测定纸张的各项物理性能指标。实验结果表明，手抄片的环压强度指数为8.78N·m/g，裂断长为4.75Km，紧度为0.55g/cm，三项指标均已经达到了瓦楞芯(原)纸国家标准中A级瓦楞原纸的要求。 对蒸煮后的黑液进行烘干处理，研磨成细粉，做ESEM环境扫描电镜实验，检测黑液中各个组成元素的含量。检测结果：碳元素含量为0.54g/L，氮元素含量为0.047g/L，磷元素含量为0.002g/L，钾元素含量为0.48g/L，硫元素含量为0.028g/L，硅元素含量为0.012g/L，黑液pH为8.5。研究结果表明：对黑液稀释2.5倍，取10.0ml稀释后的黑液加入1.0Kg土壤中，可以用于农田的灌溉。