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长久以来,木材资源的匮乏一直是制约我国制浆造纸工业发展的“瓶颈”,为了解决这一问题,我国造纸工业正努力寻找新的纤维原料。芭蕉、香蕉为芭蕉科(Musaceae)芭蕉属(Musa)的单子叶植物,芭蕉、香蕉生产的同时也产生了75%左右的茎叶副产物。废弃的芭蕉、香蕉茎叶不仅污染环境,还会造成资源的重大浪费。目前,我国芭蕉、香蕉茎叶主要停留在饲料化和纤维粗加工的利用上,芭蕉、香蕉纤维尚未得到大规模开发应用,有关芭蕉、香蕉茎叶有效成分的研究和应用尚未见详细报道。大力发展芭蕉、香蕉茎叶制浆对缓解我国造纸工业原料结构不合理的矛盾具有重要的意义。
本文以芭蕉、香蕉茎叶为原料,研究其制浆造纸性能,并采用不同漂白工艺研究其漂白性能,同时对ClO2漂白机理进行了探索。研究主要结果如下:
芭蕉、香蕉茎叶含有良好的造纸纤维,纤维比较长,长宽比比较大,具有良好的韧性。芭蕉、香蕉茎芯层的纤维素含量较少,杂细胞较多,制浆造纸价值不大。通过对芭蕉、香蕉茎表皮烧碱法和硫酸盐法蒸煮工艺参数的优化研究,确定最佳的硫酸盐法蒸煮工艺条件为:用碱量(以Na2O计)16%,硫化度(以Na2O计)20%,升温时间120min,保温时间60 min,最高温度165℃,液比1:4。
通过对芭蕉、香蕉表皮硫酸盐浆的D0-EP-D1漂白工艺条件的优化,确定将芭蕉、香蕉茎表皮硫酸盐浆白度漂至800%ISO的最佳工艺条件为:总有效氯用量分别为2.75%和3.50%,NaOH用量2.50%,H2O2用量1.00%,浆浓10%。漂白时发现H2O2的加入和D1段ClO2用量的控制对迅速提高漂浆白度有重要意义。
芭蕉、香蕉茎表皮硫酸盐浆均比阔叶木浆更容易打浆,经过D0-EP-D1漂序漂白后,纸浆保持了较好的强度。相对于阔叶木漂白浆,当芭蕉、香蕉茎表皮硫酸盐浆占配抄浆的30%时,纸张已经表现出较好的物理性能。
通过X-射线衍射分析表明,ClO2漂白处理前后纤维素结晶度变化不大,基本没有破坏纤维素的结晶结构。通过扫描电镜分析,未漂浆和漂白浆的表面比较光滑,ClO2漂白对碳水化合物的降解很少。通过红外光谱图分析表明,ClO2漂白具有很好的脱木素选择性,避免引起纤维素和半纤维素的严重降解。