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蔗渣碱预抽提对后续蒸煮的影响及机理研究

蔗渣碱预抽提对后续蒸煮的影响及机理研究

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作者：苏文洁广西大学

学位级别：硕士

在传统的化学法制浆过程中,原料中大部分木素和半纤维素在蒸煮时会被溶解在蒸煮废液中,而得不到有效利用。这主要表现在以下三个方面：第一,在烧碱法蒸煮过程中,半纤维素会消耗化学药品,使蒸煮用碱量提高;第二,原料中的大部分半纤维素... 详细信息

在传统的化学法制浆过程中,原料中大部分木素和半纤维素在蒸煮时会被溶解在蒸煮废液中,而得不到有效利用。这主要表现在以下三个方面：第一,在烧碱法蒸煮过程中,半纤维素会消耗化学药品,使蒸煮用碱量提高;第二,原料中的大部分半纤维素会跟随蒸煮废液进入碱回收系统,提高了黑液粘度,增加了洗涤用水;第三,纸浆中半纤维素含量过高就会使浆料易于打浆,从而使上网滤水性差,不适应于高速纸机。如果通过预抽提,在蒸煮之前将纸浆中部分半纤维素抽提出来,抽提后的固体物料用于制浆造纸,提取液中的半纤维素进行转化和利用,可以生产乙醇、木聚糖等化学产品,这样就可以实现纤维原料的高值化利用。本文首先采取单因素控制法对碱预抽提条件进行效果评估,再结合碱预抽提对后续制浆和成纸性能的影响,比较出碱预抽提的较佳工艺,然后通过扫描电镜、纤维质量分析仪、FTIR等对其机理进行研究。其研究结果如下：1.在单因素实验中,随着碱预抽提温度升高或保温时间延长或碱用量增加,抽提后固体物料得率下降,固形物含量和聚戊糖得率均升高;随着液比的增大,碱预抽提后固体物料得率先下降后上升,而固形物含量和聚戊糖得率均先升高后下降。2.通过正交实验分析发现,对碱预抽提后固体物料得率和聚戊糖得率影响最大的因子依次是：碱用量、最高温度、保温时间和液比;对抽提液固形物含量影响最大的因子依次是：碱用量、液比、最高温度和保温时间。3.通过改变不同碱预抽提条件再经过低碱蒸煮发现：随着最高温度的升高或保温时间的延长或碱用量的增加,经过碱预抽提后所得蒸煮浆的细浆得率和Kappa值均有不同程度地下降,黑液的残碱量先上升后下降,纸张的白度和撕裂指数一直在升高,耐破指数却下降。4.结合不同条件下碱预抽提对后续制浆及成纸性能的影响,比较出碱预抽提的较佳工艺条件为：最高温度130℃、保温时间50min、液比1：8、碱用量6%。同时,提取液中聚戊糖得率可达到7.0%左右。5.经抽提后蔗渣蒸煮浆的得率、卡伯值与对照浆相近,黑液中的残碱量、白度、撕裂指数和耐破指数等均比对照浆高,其中白度和残碱量均分别增加了10%和25%左右,这大大降低了蒸煮成本,减轻了环境污染。6.通过各种分析方法研究碱预抽提的机理,结果发现：(1)经过碱预抽提后,蔗渣原料中纤维素、半纤维素、木素、苯醇抽出物和灰分等成分含量均相应地降低;(2)通过FTIR分析说明,碱预抽提能够断开大部分木素与碳水化合物之间连接的醚键和酯键。(3)通过电子扫描电镜观察,经过碱预抽提后,蔗渣纤维表面分丝与细纤维化现象严重,孔隙率增加,并出现损伤和裂纹。

关键词：碱预抽提聚戊糖得率纸张性能

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醋化级溶解浆粕制备工艺及其乙酰化改性的研究

醋化级溶解浆粕制备工艺及其乙酰化改性的研究

引用

作者：周舒珂北京林业大学

学位级别：硕士

本论文以桦木为原料,通过研究筛选合理的碱预抽提硫酸盐蒸煮工艺,ECF(D-E-D)和TCF(二甲基二环氧乙烷)漂白工艺,结合细菌性木聚糖酶与碱分段协同纯化处理,制得高白度(≥90%ISO),高纯度(α-纤维素含量≥96%)和高平均聚合度(>900)的醋化级... 详细信息

本论文以桦木为原料,通过研究筛选合理的碱预抽提硫酸盐蒸煮工艺,ECF(D-E-D)和TCF(二甲基二环氧乙烷)漂白工艺,结合细菌性木聚糖酶与碱分段协同纯化处理,制得高白度(≥90%ISO),高纯度(α-纤维素含量≥96%)和高平均聚合度(>900)的醋化级桦木溶解浆粕,并对其进行了乙酰化改性工艺的初步研究。采用扫描电镜、红外光谱、X-射线衍射以及热重分析对桦木浆粕和醋酸纤维素的理化性能和微观结构进行了表征,并与其他原料制成的浆粕和醋化纤维进行了比较。研究结果表明,桦木浆粕中的各项指标能够满足醋化级溶解浆粕的要求;热重分析结果表明CTA的热稳定性要好于CDA,乙酰基的存在能够增加醋酸纤维素的热稳定性。在碱预抽提的研究中发现：相同的用碱量,采用高液比低碱浓的碱抽提更利于半纤维素的溶出;与桉木、柞木相比,碱抽提预处理对于桦木的抽提效果最好;溶解浆的预处理,采用白液抽提的效果要优于绿液预处理。在浆粕的漂白研究中,M-E能有效的脱除木素,提高浆粕白度和a-纤维素含量,其脱木素性选择性明显优于氧脱木素段。DMD活化过氧化氢段漂白,可进一步提高木素脱除率和浆粕的白度。在过氧化氢漂段前进行酸化与螯合相结合而段间不洗涤的处理方式,可有效提高浆粕的a-纤维素,酸处理在溶解浆的漂白中既可以去除金属离子又可以除去浆粕中的杂质。本论文还进行了细菌性聚木糖酶单段、碱单段,以及酶与碱的分段协同处理的研究。经单段碱精制后浆料的α-纤维素含量均高于单段聚木糖酶处理后的浆料,聚木糖酶和碱的分段协同处理有助于浆粕各项理化性能的提高与维持。在漂白前对浆粕进行聚木糖酶处理的效果明显优于漂白后采用聚木糖酶的纯化：X-D-E-D比D-E-D-X的白度有1.2%ISO的提升,浆粕α-纤维素含量也有0.6%的增加。细菌性聚木糖酶与碱的分段协同处理对竹浆粕中聚木糖的降解效果比对桦木浆粕的效果好。通过SEM的分析发现酶处理使得聚木糖和LCC降解产生的大面积沟槽结构,将内部木素被充分暴露出来,这有利于增加后续漂白中漂剂的渗透和碱对半纤维素的抽提。

关键词：醋化级桦木溶解浆粕碱预抽提二甲基二环氧乙烷(DMD) 细菌性聚木糖酶乙酰化

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