造纸 轻化工程毕业论文.doc 35页

'大连工业大学2010届本科生毕业设计（论文）造纸轻化工程毕业论文第一章绪论造纸工业是一个与国民经济发展和人类文明建设息息相关的重要基础原材料产业。纸和纸板的消费水平是衡量一个国家现代化水平和文明建设的重要标志，因此造纸工业的发展水平也直接反映一个国家的国民经济和文明建设的发展水平。世界上经济发达的国家基本上拥有发达的造纸工业，在一些发达国家（如美国，加拿大，日本），造纸工业已发展成为重要的支柱产业。造纸技术是我国四大发明之一。在我国，造纸工业已成为我国国民经济发展中为数不多的产品供不应求且市场潜力巨大的产业。造纸工业的发展，对林业、农业、包装、印刷、化工、机械和交通等行业具有明显的带动作用，可以拉动内需，是国民经济发展的新增长点。建国以来，尤其是改革开放以来，我国造纸行业有了很大发展，由1949年产量只有10.8万吨发展到2002年的3780万吨。2002年纸和纸板的消费量达到4332万吨，人均纸和纸板消费量达到33.2kg/（人·年），纸和纸板的产量和消费量均仅次于美国居世界第二位。我国已成为世界造纸工业生产、消费和进口大国。与此同时，我国也已基本建立比较完整的造纸工业技术研究开发、人才培养、装备制造、产品生产和市场销售等体系。我国造纸工业虽然有了很大的发展，但与世界上造纸工业发达的国家相比，还有很大的差距，还存在一些突出问题。主要表现在造纸原料结构不合理，木浆比重低；纸和纸板总量不足，产品结构不合理；企业规模小；技术装备落后；水资源消耗大；环境污染严重等方面。这些问题对我国造纸工业的发展和现代化建设有很大的影响，必须要妥善解决。35 大连工业大学2010届本科生毕业设计（论文）造纸行业是资金密集型、技术密集型、能源密集型、和大规模型的产业。具有生产连续性强、工艺流程复杂、能源消耗高、原料处理量大、污染负荷重、投资大的特点。因此，生产规模大型化、产品高档化、技术装备现代化、生产清洁化、和水资源的节约利用是当今世界造纸工业发展的主要趋势。随着经济和社会的不断发展，我国能源需求的持续增长，大力发展生物质能等可再生能源已经成为促进经济和社会协调发展的一项重大战略任务。其中燃料乙醇的生产是最主要的途径之一。甜高粱秆作为能源作物是在世界能源紧缺，尤其是石油资源面临枯竭的形势下提出来的。甜高粱作为新兴的能源作物，其综合利用引起科研人员的广泛关注。煤炭、石油和天然气都是既不能再生又不能循环利用化学能源,但它们都是非再生的,且储量有限,因此,世界性能源危机日益加剧。目前,尚没有单项技术可以解决能源问题,所以,世界各国都在积极地寻找新的能源。利用植物原料生产绿色生物能源,由于其环保和可再生,已引起人们的普遍关注。从20世纪70年代中期开始，利用生物技术和可再生资源(生物源)进行乙醇的工业生产，并以此作为石油能源的替代物成为各国的研究热点。在我国，随着经济和社会的不断发展,我国能源需求的持续增长与化石能源的日益短缺之间的矛盾将越来越突出。为了增加能源供应、保障能源安全、保护生态环境,大力发展生物质能源等可再生能源已经成为促进经济和社会协调发展的一项重大战略任务。在生物质的开发利用中,燃料乙醇的生产是最主要的途径之一。甜高粱作为能源作物是在世界能源紧缺，尤其是石油资源面临枯竭的形势下提出的。甜高粱作为新兴的能源作物,其综合开发利用引起科研人员的广泛关注。利用甜高粱制取燃料乙醇是研究热点之一。甜高粱压榨得到的糖浆中蔗糖浓度很高,可直接用作培养基发酵生产乙醇;而残渣作为下脚料一直没有得到充分利用,对其处理方法至今仍很有限。这既造成了资源浪费,又带来了环境问题。甜高粱秆渣的主要成分是纤维素，而且在酿酒过程中茎秆经过粉碎、发酵和蒸馏等，其加工工序比稻草和麦秆原料还简便。甜高粱秆渣是造纸的好原料。因此,研究甜高粱秆及其酒渣的制浆造纸可行性并完善其制浆漂白工艺,对于加速发展制浆和造纸工业具有十分重要的意义。35 大连工业大学2010届本科生毕业设计（论文）1.1原料——甜高粱秆1.1.1原料概况高粱是我国最重要的旱粮作物之一，在提高我国粮食总产和旱地单产中曾起到过关键性作用。我国北方和黄淮流域有0.2亿hm²干旱、半干旱、低洼盐碱地，高粱是这一带主要粮食作物之一，年种植面积147万hm²。我国大西北水源短缺，旱灾经常发生。高粱的抗旱性是其他作物无法替代的。因此，高粱也是解决大西北粮食问题的重要作物之一。甜高粱被誉为“能源作物”是因为在同等条件下，它的生物转化率和获得率较高。16亩甜高粱其生物质产出率达1.5千亩/吨，最高可达3千亩/吨，是玉米和甘蔗的1~2倍。而且它耐干旱、耐水涝、抗盐碱，不比其他的作物需要更多的肥料和水。在正常年景满足其生长特性要求的情况下，其亩产茎秆4~7吨。3~4亩地的高粱杆可以生产1吨乙醇（95％酒精含量），同时生产4吨干渣。若将目前全国的粮用高粱改种甜高粱，在粮食不减产的情况下，全部甜高粱秆可以生产200万吨乙醇，剩余废渣约800万吨；若“十一五”期间开辟黑龙江、内蒙、吉林、山东和新疆等地区盐碱地300万亩，种植甜高粱可生产60多万吨甜高粱秆乙醇，剩余的废渣约300万吨，将提供约1100万吨高于芦苇质量的造纸原料。开发闲置荒漠地和大片盐碱地，种植能源作物甜高粱，是解决生物质能源资源的源源不断的保证之一。我国有一亿亩盐碱地，作为能源作物开发潜力极大。开发只占全国盐碱地50％的交通比较方便的盐碱地区种植甜高粱，不仅提供生产3000万吨乙醇的原料，而且还可以获得可观的造纸原料。35 大连工业大学2010届本科生毕业设计（论文）众所周知，近20年来随我国国民经济的高速发展和人民物质生活水平的不断提高，对纸和纸板产品的需求量在迅速增长，从而极大的促进了我国造纸工业的迅速发展，对纸和纸板产品的总产量几乎每10年翻一番，现在对纸和纸板的总产量已具世界第二位，但我国的森林覆盖率又非常低，加之为了保护生态环境，国家已经限制和极大减少伐木量，使本来就很紧张的植物纤维原料的供应更加紧张，许多纸厂不得不花大量的外汇进口商品浆板，近来由于世界范围内原油供应紧张、资源面临枯竭，使商品浆板的价格不断上涨，大大增加纸厂的生产成本。因此，开发利用甜高粱秆酒精后的固体废渣制浆造纸，不仅可以消除甜高粱秆酒精厂的固体污染，而且还可以为我国造纸工业提供丰富的造纸用的较好浆料，是利国利民的好事。1.1.2原料的纤维组成及形态结构甜高粱茎秆中纤维素的含量高达14%~18%，其产量达7.5~15t/hm²。甜高粱秆的纤维结构具有高的密度，可产生同质片状物。甜高粱秆的发酵酿酒过程并没有对其纤维造成严重损伤，仍具有较大的纤维平均长度，其平均长度高于芦苇，接近麦草，有较大的长宽比，且纤维形态好，适于制浆造纸用原料。在化学组分上，甜高粱秆酿酒后残渣的综纤维素和ɑ-纤维素含量较高，戊聚糖含量较低，木素含量较低，Klason木素含量偏高。甜高粱秆渣的纤维形态和化学组分分析结果见表1及表2表1甜高粱秆酿酒后残渣的纤维形态[1]纤维原料长度/mm宽度/um长宽比甜高粱杆渣平均一般1.180.59~1.77平均一般12.17.40~15.9109甜高粱秆酿酒残渣的纤维长度为1.18mm，纤维宽度为12.1um，长宽比为109。在显微镜下观察可知，试样纤维长度分布均一，长宽比较大。可见，甜高粱发酵酿酒过程并没有对其造成严重损伤。而且甜高粱酿酒后残渣的平均纤维长度略高于杨木，但低于蔗渣。其纤维宽度小，纤维长宽比较大，高于杨木和蔗渣，与麦草近似。一般认为，长宽比大的纤维，成纸时单位面积中纤维之间相互交织的次数多，成纸强度高。甜高粱秆酿酒后残渣以较长的平均纤维长度和较大的长宽比均表明该原料在纤维形态上适合作为制浆造纸的纤维原料。化学组分的测定：纤维原料成分的分析和比较，必须考虑到试样的选择和制备以及所采取的分析方法，特别是在测定木素时尤为重要。相关文献中，采用72%的硫酸测定木素含量；ɑ35 大连工业大学2010届本科生毕业设计（论文）-纤维素的测定采用17.5%NaOH法；其他化学成分包括综纤维素、戊聚糖、苯醇抽提物、水分和灰分的测定，分别按照GB267718-81、GB267717-81、GB2677110-81、GB267712-81、GB267713-81进行，以利于比较鉴别[2]。其结果如下表：表2甜高粱秆酿酒后残渣的化学成分化学组分试样甜高粱秆/%甜高粱秆酿酒后残渣/%灰分苯醇抽出物综纤维素ɑ-纤维素木素戊聚糖3.4510.7451.7430.548.083.459.412.5545.6936.5410.403.41甜高粱秆及其酒精的主要成分测定结果表明，甜高粱秆及其酒渣在化学成分上除戊聚糖含量接近外，其余组分均有明显的差异，尤其以灰分、苯醇抽出物和综纤维素含量相差最大。甜高粱秆酒渣的灰分含量为9.41%，比酿酒前提高了6个百分点。众所周知，抽出物含量的多少在一定程度上影响碱耗量的大小，甜高粱秆酒渣的苯醇抽出物含量为2.55%，比酿酒前降低了8个百分点；甜高粱秆酒渣的综纤维素和ɑ-纤维素含量均比酿酒前有较大的提高，分别提高了14和6个百分点，木素含量也略有提高。纤维素和木素含量的多少直接影响植物原料的制浆性能和实际应用价值。因此，蒸煮时应在保证脱木素的前提下，尽量减少半纤维素和纤维素的降解，以提高制浆得率。1.1.3甜高粱秆制酒精固体废渣浆的应用范围35 大连工业大学2010届本科生毕业设计（论文）甜高粱秆浆是一种比较好的非木材纸浆，其生物学数据接近或超过阔叶木浆，只要是用阔叶木浆的纸产品，均可使用甜高粱秆，它不仅可以用于一般的牛皮纸、纸板，还可以用于生活用纸、文化用纸等生产。1.2漂白1.2.1二氧化氯的介绍二氧化氯的分子式为ClO2，常温下为黄绿色或橘黄色气体。有刺激性气味、窒息性臭味；易溶于水，但不与水发生反应。二氧化氯不稳定，受热或遇光易分解成氧和氯而引起爆炸；在空气中，二氧化氯的体积浓度超过10％时便有爆炸性，但在水溶液中则是相对安全的。二氧化氯的浓蒸气超过大气压强41Kpa时便会爆炸；当溶液中二氧化氯浓度高于10％(wtⅣ)时易发生低水平爆炸，在有机蒸气存在时，这种爆炸变得强烈。二氧化氯具有挥发性，稍一曝气即从溶液中逸出。由于二氧化氯的这些性质，致使二氧化氯不宜长时间储存和远距离运输，也不能象其它漂白剂那样在生产车间大量制造，然后运到制浆厂去使用。因此，在实际应用中，二氧化氯的生产必须建到制浆厂内，而且要现用现制。1.2.2二氧化氯的漂白机理二氧化氯的漂白主要是通过ClO2放出原子氧，对木素发色基团的一系列氧化作用来实现的。在不同的介质中，二氧化氯的氧化能力是不同的。在酸性介质中：ClO2+4H++5e+→Cl-+2H20由此可见，1分子ClO2得到5个电子，最终被还原成负1价的Cl-。用氯气或次氯酸盐漂白时，反应式如下：Cl2+2e+→2Cl-ClO2-+2e+→Cl-即1分子氯气在反应过程中仅得到2个电子，1分子次氯酸盐也是得到2个电子。这样，1mol二氧化氯的氧化能力是1mol氯气或次氯酸盐的2.5倍。具同等氧化能力的二氧化氯所含的氯离子远少于氯气，因此,漂白过程中可能生成有机氯化物的概率就大大降低。35 大连工业大学2010届本科生毕业设计（论文）在碱性介质中：ClO2+e→ClO2-每个氯离子仅得到一个电子，ClO2的漂白能力只发挥1/5,故ClO2漂白—般控制在弱酸的条件下进行。1.2.3二氧化氯与氯气、次氯酸盐漂白剂相比的优点其主要有以下几个方面：（1）二氧化氯(ClO2)为选择性漂白剂，在纸浆漂白过程中对木素有强烈的作用而很少损伤纤维素与半纤维素，所以用二氧化氯漂白后的纸浆强度有明显提高。（2）ClO2是高效的漂白剂，可以用少量的ClO2获得白度高和白度稳定性好的漂白浆。（3）二氧化氯漂白后的浆得率高，废水污染少。（4）用二氧化氯漂白可以大大减少漂白废液中各种有机氯化物的含量，特别是有毒有害的二恶英的含量几乎降为零。1.2.4过氧化氢的介绍1.2.4.1过氧化氢介绍直到20世纪80年代后期，由于环境对含氯漂白剂的使用限制，过氧化氢用于化学浆的漂白才迅速增长。过氧化氢可作脱木素剂，也可作漂白剂，成为TCF漂白不可缺少的组成部分。用H2O2不但能彻底消除氯污染，而且漂后浆白度的稳定性好，不易返黄。在制造纸板和新闻纸中能使高得率纸浆白度提高。在使用H2O2漂白的过程中对纤维损伤少，得率高，废水能全部循环使用。世界上有40~50%的纸产品必需回收利用，H2O2对此也表现出较强的优越性。伴随着H2O2的广泛应用，对H2O2自身及其漂白影响因素等的研究也大量增加。过氧化氢和氢氧化钠是商业上被用来漂白浆的两种最普遍的化学药剂，其中过氧化氢对提高白度有很大的作用，一般来讲，过氧化氢单段漂可以使纸浆白度提高10-15%。漂白过程中纸浆白度的提高，主要取决于下列因素：35 大连工业大学2010届本科生毕业设计（论文）纸浆的初始白度、过氧化氢用量、和其它漂白因素的影响，如时间、温度。过氧化氢（俗名双氧水，化学式是H2O2）是一种无色液体，密度1.438g/ml（20℃），熔点—0.41℃，沸点150.2℃。可与水任意比互溶，市售商品为30%或3%的水溶液。过氧化氢常温下能缓慢分解，过氧化氢具有弱酸性、还原性和强氧化性。过氧化氢可用于氧化剂、漂白剂、脱氧剂等。1.2.4.2过氧化氢漂白机理（1）过氧化氢与碳水化合物的反应在温和的条件下过氧化氢与碳水化合物的反应是不重要的。因为在漂白过程中，过氧化氢分解为氢氧游离基和氢过氧游离基，都能与碳水化合物反应。氢过氧游离基能够将碳水化合物的还原性末端基氧化为羟基，氢氧游离基不仅能够氧化还原性末端基，同时还能够将醇羟基氧化成羟基，形成乙酮结构，后在热的碱溶液中发生糖竿键的断裂。过氧化氢在高温条件下能够分解成氧，它也能够与碳水化合物反应，因此，化学浆经过过氧化氢漂白后，纸浆的强度和黏度都有所下降。当漂白条件强烈时，同时有没有除去纸浆中的过渡金属离子，漂白过程中形成的过氧化氢游离基过多，碳水化合物会发生严重的降解。因此，必须严格控制漂白的工艺条件。（2）过氧化氢与木素的反应因为过氧化氢的氧化性比较弱，它与木素的反应主要是侧链上的羰基和双键反应，使其氧化，改变结构或将侧链分解。木素的结构单元苯环是无色的，但在蒸煮过程中能够形成各种醌式结构，变为有色体。因此，过氧化氢与木素结构单元苯环的反应，使他变为其他无色的结构。过氧化氢漂白过程中形成酚氧游离基，过氧化氢游离基与酚氧游离基中间产物反应生成有机氧化物，再降解成低分子化合物。由此可见，在过氧化氢漂白过程中，不仅能够减少木素的有色基团，同时也能够使木素溶出。(3)过氧化氢反应机理H2O2漂白是在一定的碱性介质中进行的，在碱性条件下，H2O2和OH－发生反应产生HOO－，HOO－基在漂白时起关键作用。一般认为，当用H2O2作氧化剂时，起漂白作用的只有35 大连工业大学2010届本科生毕业设计（论文），这里既可发生离子型氧化，也可发生自由基型氧化，只要控制介质的pH值，便可使反应按照希望的方向进行：；；；；一般来说，碱使H2O2充分活化，平衡向生成HOO－方向移动，过氧氢离子浓度提高：控制这步反应在活化阶段，不致引起激化、催化而产生原子氧或游离基等，否则来不及发挥漂白作用。在强碱介质中有利于生成，在弱碱介质中有利于生产，大量的与色素杂质R起反应，色素杂质R被氧化变成无色从而达到漂白的目的：如木材，木材的颜色主要来源于木素，木素大分子的结构单元中含有发色羰基、乙烯基和苯环组成共轭体系，并有助色团羟基、甲氧基构成发色系统，破坏木素中的色团结构，使木材颜色变浅，木材中的单宁等杂酚以及树脂等带色物质也会在作用下受到不同程度的破坏，增加木材的白度[11]。1.2.4.3过氧化氢漂白的优点（1）漂浆的白度高，稳定性好，不易返黄。每1kg过氧化氢的氧化能力相当于209kg有效氯，成浆很容易达到70%以上的白度。（2）能改善漂浆的性质。机械浆经过氧化氢漂白后，白度提高，尘埃度下降，纤维柔软，成纸的物理强度有不同程度的提高；化学浆过氧化氢漂白后，其纤维损伤程度远远低于含氯漂剂的漂白。（3）提高漂浆得率。由于过氧化氢漂白效率高，减少了纤维损耗等原因，其漂浆得率一般比氯漂要高2%~4%。漂白污染负荷低，过氧化氢漂白废水中不含氯离子，无毒性，易于处理。1.2.4.4助剂在过氧化氢漂白中的作用H2O2漂白时必须加助剂，这是它的工艺特性，其助剂有二种，一是稳定剂，二是渗透剂.1．稳定剂(螯合剂)由于H2O2漂白时，铁、铜、铬、锌等重金属离子能加速催化H2O235 大连工业大学2010届本科生毕业设计（论文）分解，造成H2O2急速无效分解和严重损坏纤维强度。因此必须加入稳定剂，使各种原因带入的重金属离子起络合作用，故又称螯合剂。稳定剂的种类很多，包括许多无机物和有机物，主要有硅酸钠和磷酸盐等。(1)硅酸钠(水玻璃)硅酸钠的作用机理：硅酸钠本身不能使过氧化氢稳定，只有当系统中存在铁和锰的时侯，它能够稳定过氧化氢。当有铜存在时，硅酸钠有催化过氧化氢分解的作用。实际漂白中铜的含量很少，铁和锰的含量高，因此硅酸钠起稳定作用。硅酸钠能使铁和锰生成络合物，从而避免了金属离子生成不溶的氧化物或氢氧化物，并且硅酸钠能够附在金属表面，从而抑制催化作用。硅酸钠稳定作用优良，价格最便宜，同时本身也有调节漂浴PH作用，并有一定的渗透作用。是一种首选和用得最广泛的稳定剂，其唯一缺点是容易造成设备上结垢，和增加纸浆灰份。硅酸钠的用量不是和H2O2用量成正比，而视其绝对量有关。硅酸钠的浓度越高。稳定作用也越大。但到一定浓度程度后，差别不大。因此过多用量也是不适宜的，如机械浆漂白时，H2O2用量1%-2%，相应的NaOH用量在2%～3%，Na2SiO3用量在3%～5％，PH值约为10．5(2)磷酸盐用磷酸盐作为H2O2漂白稳定剂的品种有磷酸氢二钠(NaHPO)磷酸三钠，焦磷酸钠、六偏7磷酸钠等。它的特点是不会使设备结垢，但成本高，漂后白度、渗透性及除去木素等效果不及硅酸钠。它的作用主要是与重金属离子生成络合物。应该注意的是，使用磷酸盐作为稳定剂时，应同时加入CaCI：或MgSO附加物，如果不加则稳定作用极差，甚至无稳定作用。磷酸盐的用量应稍大于H2O2用量，其附加物用量一般在1克／升左右(但用磷酸钠时附加物要稍多些)。除上述二种主要稳定剂外，近年来报导的还有EDTA(乙二胺四乙酸)、DTPA(二乙胺五乙酸)、STPP(多聚磷酸盐)等新稳定剂。2．渗透剂(润湿剂)漂白时加入渗透剂的目的是降低漂浴的表面张力，提高漂液渗透能力，从而增高漂白效率和漂后净洗效果。其用量一般在0．5～1克／升，最高在2克／升许。35 大连工业大学2010届本科生毕业设计（论文）适宜于植物纤维的渗透剂有阴离子表面活性剂和非离子型表面活性剂二种。(1)阴离子型表面活性剂这一类过去用得比较多。其疏水基团多为12--18个碳原子的脂肪烃和芳香烃。它的共同特点是：一一遇阳荷性化学药品时，因电性中和，会发生沉淀作用。故不能和带阳电荷的化学剂共用。一一与植物纤维的亲和力较小，但在酸性浴中对动物纤维亲和力较强(2)非离子型表面活性剂非离子碰表面活性剂大都由脂肪醇与环氧乙烷反应而制得。它的共同特点是：一一在水中不带电荷，能与带阴离子、阳离子化合物共用。一一易溶于水，不受硬水的影响。一一对酸、碱、氧化剂和热的稳定性较好。一一对植物纤维无亲和力。3.活化剂在过氧化氢漂白过程中，过氧化氢与纸浆中残余木素的反应能力在一定条件下是有一定限度的，如果能够采用一定方法将过氧化氢转变成含有过氧酸基时，则会大大提高它的木素脱除能力从而提高过氧化氢漂白的能力。双氰胺为常见的活化剂之一。1.2.4.5预处理活化剂在过氧化氢漂白中的作用过氧化氢漂白化学浆的漂白效率比较低，在过氧化氢漂白前采用活性氧、螯合剂等进行适当的预处理，可有效地提高过氧化氢漂白效率，而且采用活性氧预处理的效果优于螯合剂预处理。众所周知，在过氧化氢漂白时，过渡金属离子存在于漂白体系中会给过氧化氢漂白带来一系列不利的影响，因此，在过氧化氢漂前采用适当方法除去纸浆中存在的过渡金属离子将有利于改善过氧化氢漂白效果。大量的研究表明，经药剂预处理后，纸浆中过渡金属离子含量降低，尤其是锰离子，这就说明，采用药剂预处理具有去除过渡金属离子的作用，从而减少过渡金属离子对过氧化氢漂白带来的不利影响。但是，药剂35 大连工业大学2010届本科生毕业设计（论文）预处理就去除过渡金属离子而言，并不及螯合剂的作用大，药剂预处理对提高后续过氧化氢漂白效率来说要优于螯合剂预处理，因此，药剂预处理作用全部归因于对过渡金属离子的去除是不合适的，因为有的药剂预处理还可以改变浆中木素的结构，有利于后续漂白除去。各种预处理剂的简介A.DTPA它是一种带负电的化合物，它的环状结构能和重金属离子反应生成稳定的、极易溶的金属螯合物，通过洗涤而从纸浆中除去。从而防止重金属在氧碱漂白时对纤维的破坏。B.EDTA乙二胺四乙酸H4edta，常用H4Y表示，常用的是其二钠盐，EDTA几乎能与所有的金属离子形成螯合物，在一般情况下，EDTA与大多数金属离子形成1：1的螯合物。EDTA与金属离子的螯合反应在水溶液中能迅速完成，且绝大多数EDTA螯合物都相当稳定。C.CaCl2氯化钙可以取代除少量的Mn2+离子，而去除。还可以使金属钝化。D.H2SO4H2SO4主要是与浆中的重金属离子反应，使金属钝化，从而去除。1.2.4.6过氧化氢漂白的发展前景过氧化氢漂白作为ECF和TCF漂白的重要组成部分，已广泛应用于造纸企业的生产实践中。针对过氧化氢漂白存在效率较低的问题进行优化是大家十分关心的问题，采用各种低成本高效能的化学助剂和现代技术对纸浆过氧化氢漂白过程进行优化改良和强化，有利于造纸企业提高纸浆漂白效率和降低漂白成本，尤其是漂白活化剂、生物技术和光化学技术的研发将成为未来纸浆过氧化氢漂白的方向。35 大连工业大学2010届本科生毕业设计（论文）1.3其他漂白方法浅谈1.3.1次氯酸盐漂白用于漂白的次氯酸盐有次氯酸钙和次氯酸钠，其原料——氯气和石灰（烧碱）价格较低，漂液的制备和漂白过程比较简单，在漂白过程中还能改善某些浆料的物理化学性质，但次氯酸盐漂白过程中的强烈的氧化作用使碳水化合物降解，纤维的得率和强度损失较大，漂白废水的颜色较深，污染严重。因此，近年来，次氯酸盐已逐步被二氧化氯和氧。过氧化氢等取代。我国纸浆漂白技术还处于落后状态，化学浆仍多采用次氯酸盐单段漂。1.3.1.1次氯酸盐与木素的反应次氯酸盐在漂白过程中，主要是攻击苯环的苯醌结构，也攻击侧链的共轭双键，CLO-与木素的反应是亲核加成反应，即次氯酸盐阴离子对醌型和其他烯酮结构的亲核加成，随后进行重排，最终被氧化降解为羧酸类化合物和二养化碳。1.3.1.2次氯酸盐与碳水化合物的反应次氯酸盐是强氧化剂，如果是在中性或酸性条件下，则形成的次氯酸是更强的氧化剂，它们都能对碳水化合物进行强烈的氧化作用。在次氯酸盐漂白过程中，由于各种酸的形成，PH是不断下降的。如果漂初的PH值不够高而漂白过程中又没加以调节，则漂白后期有可能达到中性或弱酸性。次氯酸盐与纤维的反应，一般说有三种：一是纤维素的某些羟基氧化成羰基，二是羰基进一步氧化成羰基，三是降解为含有不同末端基的低聚糖甚至单糖及相应的糖酸和简单的有机酸。三种氧化反应的速度取决与PH值。pH值高些，羰基氧化成羧基的速度大于羰基形成的速度，PH为6~7时，羰基形成的速度快于被氧化成羧基的速度。1.3.2M助剂漂白据资料介绍，M助剂可以有效活化纸浆中的木素，为后续过氧化氢漂白提高漂白浆的白度提供条件。但因不知道M助剂的具体成分，其作用原理和特性尚不明确，属于探索性试验。35 大连工业大学2010届本科生毕业设计（论文）第二章实验2.1原料来源本实验所用的原料是由甜高粱秆进行乙醇生产剩余残渣。首先将筛选好的甜高粱秆残渣放入塑料袋里平衡水分，然后取适量三份原料放入烘箱中烘干四个小时后，在干燥器中放一段时间，测出原料的水分。原料分析原料水分：7.88%2.2设备及药品药品名称形态标准备注NaOH固体纯度96%Na2S液体24.5g/lKMnO4液体0.0234mol/lNa2S2O3液体0.1042mol/lI2液体0.0490mol/lKI液体10%的溶液H2SO4液体2mol/l淀粉液体5g/lClO2实验室现配H2O2实验室现配35 大连工业大学2010届本科生毕业设计（论文）设备1.电热恒温鼓风干燥箱型号：DGG—9123A2.恒温水浴锅型号：HH—S2S，电源电压：220V，600W控温范围：室温：+5℃~99℃温波：1℃。3.SHZ—D（Ⅲ）循环水式真空泵4.纸浆白度测试仪5.JJ—1型电动搅拌器转速：3000r/min功率：100W6.电子万用炉7.电热蒸煮锅蒸煮锅型号：ZQS型电热回煮锅，容积15L，锅内可装入4个容积为1L蒸煮罐。最高使用表压800Kpa，蒸煮最高压力160℃。8毛细管粘度计9.超级恒温箱温度调节范围：室温+5℃~95℃额定电压：220V额定功率：1.5KW10.PHS—25型酸度计2.3蒸煮2.3.1蒸煮工艺条件探讨用碱量：13%，14%，15.5%，17%，（NaOH计）硫化度：15%液比：1：6最高温度：160℃升温时间：120min保温时间：60min35 大连工业大学2010届本科生毕业设计（论文）小放气：110℃2.3.2蒸煮过程称取绝干原料70g，装到1.5L蒸煮罐中，按照指定的工艺条件将药品试剂加入到原料中，放置于ZQS型电热回转锅（15L）中，严格控制升温温度和时间。在110℃时进行小放气。小放气结束后继续升温到最高温度，开始保温，计时。保温60分钟后进行大放气使锅内压力降至零，开锅取浆，将取出来的浆放置于干净的布袋中，用水洗涤至洗出的水为无色。然后将洗好的浆样撕散于干净的塑料袋中，放置冰箱中平衡水分，测出水分。然后测出高锰酸钾值，计算出浆的得率。处理数据之后，选择最优条件为用碱量14%，然后煮大锅。称取绝干原料2000g，装到ZQS型电热回转锅（15L）中，按照指定的工艺条件将药品试剂加入到原料中，严格控制升温温度和时间。在110℃时进行小放气。小放气结束后继续升温到最高温度，开始保温，计时。保温60分钟后进行大放气使锅内压力降至零，开锅取浆，将取出来的浆放置于干净的布袋中，用水洗涤至洗出的水为无色。然后将洗好的浆样进行筛选，撕散于干净的塑料袋中，放置冰箱中平衡水分，测出水分。然后测出高锰酸钾值，计算出浆的得率。浆料分析表2-1未漂浆的性质水分／%白度／%ISO返黄值/%卡伯值77.1133.916.62表2—2二氧化氯漂白后浆料的性质水分／%白度／%ISO返黄值/%卡伯值7.8865.610.46表2—3过氧化氢漂白后浆料的性质水分／%白度／%ISO返黄值/%卡伯值35 大连工业大学2010届本科生毕业设计（论文）75.37.882.4漂白工艺2.4.1二氧化氯漂白段NaOH用量：1.0%ClO2用量：1.5%温度：70℃浆浓：自定漂白时间：120min二氧化氯漂白过程：称取绝干原料8g，装入预先备好的漂白塑料袋中，放进已经温度的超级水浴中进行漂白，严格控制温度和时间，间个时间段要用手揉搓塑料袋以使漂白均匀，漂白结束后，用漂好的浆样做手抄片，超片风干后测白度、硬度、粘度；漂后残液的pH值要控制在适当范围之内，以便确定漂白的条件。2.4.2助剂和过氧化氢漂白段绝干浆料8g浆料浓度10%M助剂预处理温度：30℃M助剂预处理时间：60min过氧化氢用量：2.0%过氧化氢漂白温度：80℃过氧化氢漂白时间：120min硫酸镁用量：0.5%硅酸钠用量：1.8%在已经确定最佳二氧化氯漂白条件下，加入不同量的M助剂和过氧化氢进行漂白，测定它们对纸浆性能的影响。35 大连工业大学2010届本科生毕业设计（论文）M助剂和过氧化氢漂白过程：称取绝干原料8g，装入预先备好的漂白塑料袋中，放进已经温度的超级水浴中进行漂白，严格控制温度和时间，间个时间段要用手揉搓塑料袋以使漂白均匀，漂白结束后，用漂好的浆样做手抄片，超片风干后测白度、硬度、粘度；漂后残液的ph值要控制在适当范围之内，以便确定漂白的条件。2.5白度、粘度、硬度检测方法2.5.1白度测试1.打开电源开关，将白度测试仪预热30分钟；2.放下滑筒，把校准用的黑筒放上去，按后将滑筒复原，按下校零，再按下回车键；3.放下滑筒，取下黑筒，放上参比白板，复原滑筒，按下标准，读数计上显示一个数，在键盘上输入此数，按下回车键；4.按下校准，取下参比白板就可以使用了；5.将滑筒放下，放上待测的漂片，复原滑筒，按下读数键记下数据，就可以了。2.5.2硬度测试1.称取相当于1g绝干质量的试样，量筒量取400ml水和浆料一起放在打散器中，打散后导入容量1000ml的反应杯中，再用量筒量取300ml水，用约200ml的水冲洗打散器并全部倒入反应杯中，留下100ml备用；2.准确量取25ml0.02mol/L高锰酸钾标准溶液于一小烧杯中；3.再量取25ml2mol/L硫酸溶液于另一小烧杯中；4.将反应杯、烧杯放入水浴中，调节温度为25℃，将硫酸溶液和高锰酸钾溶液全部倒入反应杯中，用上面留的100ml水冲洗高锰酸钾烧杯，也倒入反应杯，迅速开动搅拌器计时；5.反应刚刚好进行5min时，将5ml1mol/L的KI溶液倒入反应杯，迅速用0.1mol/L的硫代硫酸钠滴定，滴至浅黄色时，加少许淀粉溶液，继续滴定至蓝色消失，记下用硫代硫酸钠的量；6.计算出纸浆硬度值。35 大连工业大学2010届本科生毕业设计（论文）2.5.3粘度测定1.安装好毛细管粘度测试仪，用超级恒温水浴调节温度至25℃；2.配置好65%的甘油溶液和稀的铜乙二胺溶液，把它们放在已经调好温度的超级恒温水浴中；3.称取适量绝干浆放入被好的测粘度小玻璃瓶中，加入稀的铜乙二胺溶液，加入几个小铜片，摇匀，之后也放入超级恒温水浴之中；4.待确保它们都达到25℃后，开始进行粘度测试；5.用甘油溶液和稀的铜乙二胺溶液标定好粘度计；6.仔细倒出待测溶液于检测管中，测定溶液留出时间，用秒表计时，平行测定三次，取其平均值；7.计算溶液的粘度值。2.5.4pH值的测定1.打开电源开关，将酸度计预热20min左右；2.配置饱和邻苯二甲酸氢钾溶液适量，然后将电极插入此溶液，待读数稳定将读数调至pH=4.00，稳定一段时间；3.将已经达到标准的电极从邻苯二甲酸氢钾溶液中拿出，用蒸馏水洗干净，待用；4.将电极放入待测溶液中，待读数稳定后，记下该数据就是该溶液的pH值。35 大连工业大学2010届本科生毕业设计（论文）第三章实验结果与讨论3.1浆料的制备：本论文实验所用的植物纤维原料为甜高粱秆制取酒精后的固体废渣，其适宜的制备KP浆的工艺条件已经由本文作者的前任已经研究完毕，但由于本实验所用的原料与前任研究者所用的原料为不同产地，其木素的含量和性质性质上可能会有所差别，为此本研究者在此对其适宜的用碱量进行探讨，而其他条件仍采用前任研究的适宜条件。固定的蒸煮条件为：硫化度：15%，液比：1：6，升温时间：120min，保温时间：60min。实验条件及结果如表3－1所示。表3—1不同的用碱量蒸煮的结果用碱量(NaOH计)／%得率／%卡伯值1357.1424.041460.7615.5615.551.6814.531751.4812.70由表3－1可知，随着用碱量的增加纸浆的得率基本上是呈下降趋势，而卡伯值则呈快速下降趋势，尤其是在用碱量由13％增加到14％时，浆料的卡伯值迅速降低，而用碱量达到14％后再增加用碱量则卡伯值下降变得缓慢，而纸浆的得率也有所下降，所以从纸浆得率和生产漂白浆的卡伯值范围来看，用碱量以14％为宜。在这个适宜条件下进行大锅蒸煮，结果如下：得率：56.38%，卡伯值：16.62。3.2纸浆的漂白研究3.2.1二氧化氯漂白适宜条件的探讨35 大连工业大学2010届本科生毕业设计（论文）在二氧化氯的漂白过程中，有许多因素影响漂白效果。如二氧化氯的用量、PH值、温度、时间、浆料的浓度等，一般而言浆料的浓度对漂白的影响较小，为此本研究将其固定为10％，而探讨其它因素对漂白效果的影响。3.2.1.1二氧化氯用量对漂白效果的影响众所周知，二氧化氯漂白就是用二氧化氯与纸浆中的残余木素等含有发色物质进行反应而将其除去使纸浆变白的，所以一般而言二氧化氯用量越多，漂后浆的白度就应越高，但是任何漂白剂所能提高浆料的白度都是有限的，当二氧化氯用量超过一定程度后浆料白度的提高就会变得非常缓慢了，反而还会使浆料纤维损伤增大，成本和污染增加，为此首先探讨二氧化氯的适宜用量。固定漂白工艺条件：绝干浆料8g，浆料浓度10%，漂白温度70℃，漂白时间120min。漂白的条件和结果如表3－2和图3－1所示。表3—2不同的ClO2用量对漂白结果的影响二氧化氯用量/%氢氧化钠用量/%残余二氧化氯量/（g/L）白度/%ISO残液pH值粘度值/ml/g-1卡伯值1.00.90.1850.63.70107510.301.251.00.0060.93.5810939.801.51.10.0066.73.5211039.352.01.20.0067.13.5310878.992.251.30.0068.33.4810668.742.51.40.0070.53.4210598.343.01.60.0071.33.3310788.95表3－2和图3－1可知，随着二氧化氯用量的增加，漂后浆料的白度开始是迅速增加，当二氧化氯用量达到1.5％以后，再增加二氧化氯用量则纸浆的白度增加变得非常缓慢了，所以二氧化氯用量达到1.5％再增加其用量就不经济了。另外用量的变化对其漂后浆料的卡伯值影响不大，这表面二氧化氯对碳水化物氧化降解作用是非常小的。所以二氧化氯用量确定为1.5％。35 大连工业大学2010届本科生毕业设计（论文）二氧化氯用量对白度的影响4550556065707501234二氧化氯用量/%白度白度图3—1不同二氧化氯用量对漂白结果的影响曲线3.2.1.2不同的漂白温度对二氧化氯漂白效果的影响温度是影响二氧化氯漂白效果的一个重要因素，温度过低则漂白反应缓慢，生产效率低，温度过高一方面会使二氧化氯无效分解，使二氧化氯消耗量增加和降低漂白白度，同时还会导致纤维的高温降解，使漂白浆的得率低、强度低。本研究固定的漂白条件为：绝干浆料8g，浆料浓度10%，漂白时间120min，二氧化氯用量：1.5%，氢氧化钠用量：1.0%来探讨不同的漂白温度对二氧化氯漂白效果的影响。漂白的条件与结果如表3－2和图3－2所示。表3－3和图3－2可知，温度对二氧化氯的漂白确实有一定的影响，在60～70℃范围内对漂白效果影响不大，但也是随着漂白温度的提高漂后浆料的白度略有提高，而超过70℃后再提高温度则漂白浆料的白度快速下降，这可能是温度达到80℃左右时使二氧化氯无效分解，而没有起到有效的漂白作用，另外在实验范围内温度对漂后浆料的卡伯值影响不大，所以二氧化氯漂白温度以70℃为宜。确定最适宜的条件是二氧化氯用量1.5%，氢氧化钠用量1.0%，漂白温度是70℃,在这个基础上，再讨论时间对纸浆性能的影响。表3—3不同漂白温度对漂白结果的影响35 大连工业大学2010届本科生毕业设计（论文）漂白温度/℃残余二氧化氯/（g/L）白度/%ISO残液pH值粘度值/ml/g-1卡伯值60700.160.0066.266.73.483.52105610478.919.35800.0062.33.4910388.77漂白温度对白度的影响6065705060708090100漂白温度/℃白度白度图3—2不同漂白温度对漂白结果的影响曲线3.2.1.3不同的漂白时间对漂白效果的影响在二氧化氯漂白时要与纸浆中的木素等含有发色基团的有机物质进行化学反应，因此需要一定的漂白时间，漂白时间太短则反应不完全，漂后浆料的白度低，漂白时间太长则二氧化氯含量很低，纸浆白度不再提高，反而会导致热耗增加，纤维降解严重，得率降低，强度降低，所以探讨一个适宜的漂白时间。本研究固定漂白工艺条件：绝干浆料8g，浆料浓度10%，漂白温度：70℃，二氧化氯用量：1.5%，氢氧化钠用量：1.0%，而探讨不同的漂白时间对漂白效果的影响，漂白条件及结果如表3－4和图3－3所示。35 大连工业大学2010届本科生毕业设计（论文）表3—4不同漂白时间对漂白结果的影响漂白时间/min残余二氧化氯量/（g/L）白度/%ISO残液pH值粘度值/ml/g-1卡伯值900.0064.53.4710598.931200.0066.83.4610458.891500.0065.73.4110388.701800.0062.13.4610898.90漂白时间对白度的影响60626466687070100130160190漂白时间/min白度白度图3—3不同漂白时间对白度的影响曲线由表3－4和图3－3可知，漂白时间对二氧化氯的漂白效果有很大的影响，漂白时间在90～120min之间则随着漂白时间的延长浆料的白度迅速提高，而超过120min后再延长漂白时间则白度缓慢下降到迅速下降，这可能是因漂白后期浆料液中二氧化氯含量很少，碳水化合物发生酸性水解又产生新的发色基团所致，这一点可由表3－3中残余二氧化氯含量几乎为零和纸浆的粘度不断降低而得以证明，另外漂白时间长短对卡伯值影响不大，所以二氧化氯漂白时间以120min为宜。35 大连工业大学2010届本科生毕业设计（论文）综上所述，甜高粱秆制酒精固体废渣KP浆的第一段二氧化氯漂白的适宜条件为：在残液PH值3.5～4.0和浆浓10％范围内，二氧化氯用量1.5％，漂白温度70℃，漂白时间120min为宜。在此条件下可将浆料的白度由33.9%ISO提高到66.8%ISO。3.2.2M助剂在过氧化氢漂白前的活化预处理适宜条件的探讨本研究的目标是能将浆料的白度漂白到70%ISO以上，以满足抄造一般的文化用纸的配浆要求，所以二氧化氯漂白后还需要采用H2O2进行后续漂白，为了提高过氧化氢的漂白效果，提高漂后浆白度，在过氧化氢漂白之前应增加一个活化预处理段[。以提高H2O2的氧化能力，从而提高H2O2与木素反应速率，氧化浆中残余木素中羰基及其共轭双键，使之生成羟基和环氧化物，再由碱性溶液中的亲核试剂的进攻而导致进一步降解和溶出，从而提高纸浆白度。过氧化氢漂前的活化剂种类很多，如KMnO4、HNO3/NaNO3混合液、酸性H2O2及H2SO4、钼酸盐等，而本实验所用的活化预处理剂（M）结构原理尚不明确，但本活化剂(M)与其它活化剂一样，活化预处理效果也受到许多因素影响的，如浆浓、时间、温度、用量、PH值等。由于本活化剂在工厂实际生产过程中将浆浓是固定为10%，因此本研究也采用这个条件，而进一步探讨时间、用量、PH值和温度的影响。而活化剂预处理后的浆料经洗涤后直接用过氧化氢进行漂白，过氧化氢的漂白条件是经过优化的，过氧化氢漂白条件为：过氧化氢用量：2.0%，过氧化氢漂白温度：80℃，过氧化氢漂白时间：120min，硫酸镁用量：0.5%，硅酸钠用量：1.8%。3.2.2.1M活化剂的不同用量对活化效果的影响活化剂的作用主要有两点，一是钝化或鳌合、络合纸浆中残留的重金属离子，以减少其对过氧化氢的催化分解作用，二是与纸浆中的残余木素反应，改变木素的结构，提高其与过氧化氢的反应活性，所以活化剂的用量应与纸浆特性有关，用量太少达不到效果，用量太多则浪费，增加生产成本。所以本研究首先探讨活化剂用量对活化效果的影响。根据有关工厂的生产经验，固定活化预处理条件为：绝干浆料8g，浆料浓度10%，M助剂预处理温度：40℃，M助剂预处理时间：60min，暂不控制活化预处理液的PH值。活化预处理的条件及其后续的过氧化氢漂白条件和结果如表3－5和图3－4所示。表3—5不同用量的M助剂对漂白结果的影响35 大连工业大学2010届本科生毕业设计（论文）M助剂用量／%M助剂处理后残液pH值过氧化氢漂白后残液pH值白度/%ISO粘度／ml/g-1卡伯值0.250.51.01.52.03.673.673.683.743.7510.1510.2310.1910.2410.2568.371.473.073.471.96786566256386748.678.297.908.288.59M助剂用量对白度的影响65707500.511.522.5M助剂的用量/%白度白度图3—4不同M助剂对漂白结果影响曲线由表3－5和图3－4可见，M活化剂的用量对其活化效果有较大的影响，开始时随着M活化剂用量的增加其后续过氧化氢漂白后的白度不断提高，当用量超过1.5％后再增加活化剂用量则后续过氧化氢漂白后的白度则降低。这可能是开始时活化剂可以起到很好的活化预处理效果，即降低重金属离子的含量和活化木素，提高了过氧化氢的漂白作用；当活化剂用量过多以后有可能又会与碳水化物反应而产生新的发色基团，使过氧化氢漂白后也无法提高浆料的白度，所以M活化剂的用量以1.0％～1.5％为宜，本研究取M活化剂用量为1.5％，目的是尽量提高浆料的白度。3.2.2.2不同PH值对M活化剂预处理效果的影响35 大连工业大学2010届本科生毕业设计（论文）一般在过氧化氢漂白前的预处理剂预处理时都有一个比较适宜的PH值范围，以便为预处理创造优良的条件，为此本研究也在固定的预处理条件下，探讨了不同PH值对预处理效果的影响。固定的预处理条件：绝干浆料8g，浆料浓度10%，M助剂预处理温度：40℃，M助剂用量：1.5%，M助剂预处理时间：60min，而分别用硫酸和氢氧化钠来条件预处理液的PH值，其用量为：硫酸用量：0.5%，1.0%，氢氧化钠用量：0.5%，1.0%，实验的条件及其结果如表3－6和图3－5所示。表3—6不同硫酸和氢氧化钠用量的处理对白度的影响处理方法M助剂处理后残液pH值过氧化氢漂白后残液pH值白度/%ISO粘度卡伯值H2SO40.5%2.909.5872.46458.36H2SO41.0%不加酸碱2.683.749.7010.2471.773.46686788.498.75NaOH0.5%4.8910.1271.86628.42NaOH1.0%5.6110.1171.26878.74由表3－6和图3－5可知，在M活化剂活化处理过程中加入硫酸或氢氧化钠调节浆料液的PH值均对其活化处理有不利的影响，从表3－4中可知M活化剂活化处理的适宜PH值为3.5～4.0，不加酸碱其活化处理后残液的PH值整好维持在此范围内，而加入酸碱后残液的PH值均超出适宜范围，所以对于用M活化剂活化预处理时不用加入酸碱等物质来条件浆料液的PH值为宜，不仅简化操作，而且降低生产成本。35 大连工业大学2010届本科生毕业设计（论文）不同处理的白度影响曲线H2SO40.5%H2SO41.0%不加酸碱NaOH0.5%71.57272.57373.5012345处理方法白度白度图3—5不同处理对漂白结果影响曲线3.2.2.3不同的活化预处理温度对活化效果的影响M活化剂活化预处理时也需要在适当的温度下才能获得理想的效果，温度过低活化反应缓慢，达不到理想的效果，温度过高可能也会产生不良的副反应。为此，本研究固定活化预处理的条件：绝干浆料8g，浆料浓度10%，M助剂预处理时间：60min，M助剂用量：1.5%，不加酸碱调节浆料液的PH值，而探讨不同的活化预处理温度对活化预处理效果的影响，实验的条件及其结果如表3－7和图3－6所示。表3—7不同预处理温度对漂白结果影响温度／℃M助剂处理后残液pH值过氧化氢漂白后残液pH值白度/%ISO粘度／ml/g-1卡伯值30354045505.245.405.175.225.179.108.989.209.188.8974.173.073.072.773.26516236898976788.457.978.598.998.5935 大连工业大学2010届本科生毕业设计（论文）不同于处理温度对白度的影响70752030405060预处理温度/℃白度白度图3—6不同预处理温度对漂白结果影响曲线由表3－7和图3－6可知，活化预处理的温度对活化预处理效果的影响非常小，但总的趋势是在实验的范围内温度升高对M活化剂的活化预处理效果有不利的影响，可能是温度高了后引起M活化剂的无效分解或者是氧化浆料而又形成新的发色基团，对过氧化氢漂白后浆料的白度产生不利的影响，所以在本实验范围内，M活化剂的活化预处理温度以30℃为宜。3.2.2.4不同的活化预处理时间对活化预处理效果的影响活化剂与浆料中的残余木素和重金属离子的反应一般认为是非均相反应，所以其反应需要一定的时间，时间太短则反应不完全，时间太长又会增加消耗、降低得率，必须探讨一个适宜的活化预处理时间。为此本研究固定活化预处理条件为：绝干浆料8g，浆料浓度10%，M助剂预处理温度：30℃，M助剂用量：1.5%，不加酸碱调节浆料液的PH值，而探讨不同的活化预处理时间对活化效果的影响，实验条件和结果如表3－8和图3－7所示。表3—8不同预处理时间对漂白结果的影响时间／minM助剂处理后残液pH值过氧化氢漂白后残液pH值白度/%ISO粘度／ml/g-1卡伯值30456075905.405.455.385.445.4010.1210.099.859.649.9873.273.473.575.373.46326486295336138.228.458.237.888.1435 大连工业大学2010届本科生毕业设计（论文）不同预处理时间对白度的影响7373.57474.57575.5020406080100预处理时间/min白度白度图3—7不同预处理时间对漂白结果影响曲线由表3－8和图3－7可见，M活化剂的活化预处理时间对活化处理的效果影响非常大，随着活化预处理时间的延长，活化处理后的过氧化氢漂白的进料白度逐渐提高，当达到75min时浆料的白度明显提高，并达到最高值，再延长活化处理时间则浆料的白度又迅速降低。这可能是当活化处理时间达到75min时活化反应比较充分，为后续过氧化氢漂白创造了非常好的条件，使过氧化氢主要用于除去纸浆中的残余木素等含有发色的物质，而很少无效降解。而活化预处理时间过长有可能发生一些副反应，在纸浆中产生一些新的发色基团，使过氧化氢漂白也无法除去，从而导致浆料的白度迅速降低，具体原有还需要以后详细的研究。所以本研究认为M活化剂的活化处理时间以75min为宜。综上所述，M活化剂的活化预处理的适宜条件为：M活化剂用量1.5％，不用加酸碱物质来调节浆料液的PH值，温度30℃，时间75min。3.2.3再现实验及其比较为了说明M活化剂的在过氧化氢漂白前的活化效果，本研究在最适宜的M活化剂的活化预处理条件下进行活化预处理浆料，并与未经M活化剂活化预处理的浆料在同样的过氧化氢漂白条件下进行漂白，以探讨M活化剂的活化效果。M活化剂的活化处理条件：M活化剂用量1.5％，不用加酸碱物质来调节浆料液的PH值，温度30℃35 大连工业大学2010届本科生毕业设计（论文），时间75min。过氧化氢漂白条件为：浆料浓度10%，过氧化氢用量：2.0%，过氧化氢漂白温度：80℃，过氧化氢漂白时间：120min，硫酸镁用量：0.5%，硅酸钠用量：1.8%。比较漂白的结果如表3－9所示。表3—9未经M助剂预处理和经过活化处理过氧化氢漂白的结果浆料处理情况过氧化氢漂白后残液pH值白度/%ISO粘度／mL.g-卡伯值未经预处理9.7569.56788.75经预处理10.1275.26257.88由3－9可知，M活化剂在过氧化氢漂白前的活化作用效果比较明显，主要体现在经M活化剂活化预处理和未经M活化剂活化预处理的浆料在同样的后续过氧化氢漂白条件漂白后浆料的白度和卡伯值、粘度的对比可知，经活化预处理的浆料白度提高5.7个百分点，而浆料的卡伯值明显降低。所以M活化剂是一种较好的过氧化氢漂白前的活化剂。35 大连工业大学2010届本科生毕业设计（论文）第四章结论4.1甜高粱秆渣硫酸盐法化学浆的最佳蒸煮工艺条件为：NaOH用量14％，硫化度15％，液比1:6，升温时间120min，最高温度160℃，保温时间60min，。在此工艺条件下，浆得率56.38％，高锰酸钾值11.88，卡伯值是16.62。4.2甜高粱秆渣硫酸盐法化学浆可以用二氧化氯、M活化剂和过氧化氢进行组合漂白，得到较高的白度。二氧化氯漂白的适宜条件为：在残液PH值3.5～4.0和浆浓10％范围内，二氧化氯用量1.5％，漂白温度70℃，漂白时间120min为宜。在此条件下可将浆料的白度由33.9%ISO提高到66.8%ISO。4.3甜高粱秆渣硫酸盐法化学浆经二氧化氯漂白后，再经M活化剂活化处理和后续的过氧化氢漂白，可以进一步提高浆料的白度。M活化剂的适宜活化预处理条件为：M活化剂用量1.5％，不用加酸碱物质来调节浆料液的PH值，温度30℃，时间75min。在此活化预处理条件下活化处理后的浆料再经过氧化氢后续漂白，可将浆料的白度由66.8%ISO提高到75.2%ISO。4.4M活化剂是一种比较好的过氧化氢漂白前的活化预处理剂，经其活化和未活化的浆料在同样的后续过氧化氢漂白下，浆料的白度可以提高5.7个百分点左右，卡伯值没有明显变化，粘度也减少了接近50%。所以M活化剂活化处理时，在改变木素结构的同时，又会引起碳水化合物的降解，这是需要注意的。但从白度方面讲M活化剂是一种较好的过氧化氢漂前的活化剂。35 大连工业大学2010届本科生毕业设计（论文）参考文献［1］谢来苏,詹怀宇主编.制浆原理与工程.北京：中国轻工业出版社,2001,5:240～241[2]黄六莲.福建轻纺纸浆漂白技术的发展.2004,(11)[3]罗巨生．二氧化氯的制备方法及我国用于纸浆漂白的现状.纸和造纸，2007（4），26：48-50[4]谢来苏,詹怀宇主编.制浆原理与工程.北京：中国轻工业出版社，2001,5:26～28[5]谢来苏,詹怀宇主编.制浆原理与工程.北京：中国轻工业出版社，2001,5:238～240[6]黄方,喜怀宇.金属离子对过氧化氢漂白的影响.东北林业大学学报,2001,7[7]殷蕴华,刘勇,江建江.H2O2的性质及其在漂白上的应用.上饶师专学报,1994,12,14(6):75～77[8]DINESHC.MOHTA,DIBYENDUN.BOY,ANDPHILWHITING.Bleachingstudyofkenafmechanicalpulps.TAPPLJOURNAL.VOL.2:NO.8:29～31[9]谢来苏，詹怀宇主编.制浆原理与工程.北京：中国轻工业出版社，2001,5:254～255[10]杨桂花，陈嘉川．二氧化氯的制备及其应用．山东轻工业学院学报（自然科学版）2004（五）：45-48[11］谢来苏,詹怀宇主编.制浆原理与工程.北京：中国轻工业出版社,2001,5:258～259[12]周忠清，黄志明稳定性二氧化氯的开发应用.现代化工，1994（5）：52-53[13]王振鸿．甜高粱的用途及栽培[J].农村实用技术，2005(3)：26-28[14]梁实梅,张静娴，张松寿编.制浆技术问答.北京：中国轻工业出版社,1994,8[15]35 大连工业大学2010届本科生毕业设计（论文）谢来苏,詹怀宇主编.制浆原理与工程.北京：中国轻工业出版社，2001,5:245[16]胡惠任等编.造纸化学品.化学工业出版社，2002,1:39[17]BYY.NI,Z.LI,G.GOURT,R.BELLIVEAUANDM.CROWELL.ImprovingperoxidebleachingofmechanicalpulpsbythePMprocess.Pulp&PaperCanada,104:12(2003)78～79[18]GretaFossum,AnnMarklund.PretreatmentofKraftpulpisthekeytoeasyfingbleaching.TappiJ.1988.71(11):79[19]BjormF.HtutfiordandAlbertoR.Negri.Chemistryofchloroformformationinpulpbleaching.TappiJ,1990,73(3):219～225[20]林鹿，ChenCL.GratzlJS.麦草木素结构的研究进展[J].中国造纸学报，2001，16：119-12535 大连工业大学2010届本科生毕业设计（论文）致谢时间过得好快啊，转眼间，大学就要结束了，本文将作为我大学结束的最大标志。我能够按时并且很好的完成毕业论文的研究和写作，靠我自己的力量是远远不够的，在这里，我要特别感谢给我最大帮助的导师梁富政老师，梁老师专业知识渊博，治学态度严谨，待人和蔼可亲，跟梁老师一起学习，不光能学到许多专业知识，而且也能学到许多做人处事的道理，这些都将对我以后的工作和学习产生很大的帮助。由于本人的知识有限，只有书本的理论知识和为数不多的几次，在加上时间比较仓促，本人时间安排也不是很合理，所以，实验中难免有些力不从心。但是，经过梁富政老师的不厌其烦的耐心指导，我的实验终于能够按时顺利的完成。在实验的过程之中，，我体会到了完成实验，不仅要考虑到资料和数据，还要想到能源、经济、人文等诸多因素，实验从多角度锻炼了我的思维能力和动手能力，而这些为我将来走向工作岗位打下了良好的基础。最后，我再次向指导我的各位老师表示感谢，同时，也向各位同学表示谢意，谢谢！35'