纸浆中的己烯糖醛酸(HexA)不仅影响纸浆卡伯值的测定,而且是二氧化氯漂白过程中形成可吸附有机氯化物(AOX)的主要物质之一。在漂白前或漂白过程中降解除去HexA对提高纸浆脱木素效率及降低漂白废水污染负荷都具有重要的意义。本文以蔗渣浆为原料,先通过单因素实验结合响应面分析了高温二氧化氯漂白(D-hot)过程中影响HexA降解的主要因素并优化了反应条件,然后分析了纸浆中残余HexA对D-hot的影响,通过构建数学模型研究了HexA在D-hot过程中的降解动力学。通过对比传统二氧化氯漂白(D0),利用FT-IR、XPS及SEM-EDS等探讨了 D-hot对蔗渣纤维的影响和脱木素过程木素的微区分布,并对漂白废水中的AOX组分和木素降解产物做了分析,揭示了 D-hot过程中AOX的减量机制和蔗渣纤维的化学变化。具体的研究内容和结果如下:利用响应面分析法对蔗渣浆中HexA氧化降解工艺进行优化。以反应温度、pH及反应时间为响应因子,HexA降解量为响应值,根据中心组合试验设计(CCD),做3因素3水平响应面分析。分析各个因素的显著性和交互作用,得出HexA氧化降解的较优工艺条件为:反应温度为94.7℃,pH为3.7,反应时间为124 min,该条件下蔗渣浆中HexA降解量为10.5 μmol·g-1。通过UV-Vis确定漂白纸浆中HexA的量,研究半纤维素连接的HexA对D-hot段二氧化氯用量,纸浆卡伯值、白度返黄和漂白废水特性的影响,同时使用AOX分析仪,COD分析仪和TOC分析仪分别对漂白废水中的AOX,COD和TOC的含量进行测定分析。结果表明,与对照漂白相比,D-hot可以减少二氧化氯的用量,降低漂白浆的卡伯值并改善漂白浆的返黄值;随着漂白温度的升高,AOX含量显著降低,COD和TOC值增加。通过构建数学模型研究HexA在D-hot段的降解动力学。结果表明HexA在高温二氧化氯漂白体系中的降解为拟一级反应。漂白体系的pH影响HexA的降解,当pH为3.2时,活化能为2.23 kJ·mol-1,表明HexA在该条件下降解非常快。研究了 D-hot对蔗渣纤维特性和漂白废水中AOX生成的影响。利用卤素元素分析仪分别分析了 D-hot与D0废水中AOX的含量,利用气相色谱-质谱联用(GC-MS)检测到D0段废水中主要含氯代烃和氯代二酚,D-hot段漂白废水中氯代烃的种类非常少,氯酚类物质未检测到。通过对高温二氧化氯脱木素废水GC-MS分析及前后的蔗渣纤维利用ATR-FTIR结合XPS进行检测分析,结果表明:高温二氧化氯脱木素选择性好,能有效地除去蔗渣浆中残余的酚型木素结构和半纤维素支链连接的HexA。相同漂白化学品用量条件下,D-hotEpD全漂浆的白度高于D0EpD全漂浆的白度;获得相同白度的纸浆时,D-hotEpD漂白废水中AOX的总量为D0EpD漂白废水中的50%。该研究对蔗渣浆利用高温二氧化氯漂白工业化具有指导作用。蔗渣浆D-hot处理后,通过对纤维用SEM-EDS和FT-IR分析,漂白废水用GC-MS分析研究D-hot过程蔗渣纤维中木素的微区分布和木素的结构变化。X射线衍射(XRD),KajaaniFS300纤维分析仪和光学分析仪对漂白浆蔗渣纤维的晶体结构,纤维形态和光学特性进行表征分析。结果表明,温度在木质素解聚和半纤维素降解中起关键作用。随着温度从60 ℃升高到95 ℃,蔗渣纤维P层木素含量降低28.39%,S层木素降低20.93%。所得到的D-hot段漂白废水中主要含有氧化木素和糠醛衍生物。与对照相比,D-hot预处理可以提高氧化木质素的种类;此外,经预处理的蔗渣浆白度为59.71%ISO,结晶指数为70.84%,纤维长宽比为50.84和光学特性均优于D0漂白。因此,D-hot漂白蔗渣浆在造纸和纤维材料应用领域有巨大的潜力。