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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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