论文部分内容阅读
随着我国国民经济的发展,人民生活水平的提高,人们对于纸制品的需求量也不断增加。而我国的木材资源短缺,合理、高效、高质地开发利用非木材纤维资源作为制浆造纸原材料,是我国造纸行业原料方针的特点之一。甘蔗渣在我国南方来源较为丰富,具备较为优良的制浆造纸特性,因此,高效、绿色地开发利用甘蔗渣原料,对于缓解我国木材纤维原料短缺的现状,促进我国造纸工业的可持续发展具有积极作用。对于甘蔗渣原料在蒸煮方法的选择上,已有的研究和生产实践证实采用硫酸盐法蒸煮是合适的,因此本论文选用硫酸盐法蒸煮,该部分不作为论文研究的重点,论文研究的重点在硫酸盐蔗渣浆的漂白方法上。通常来讲,纸浆漂白方法可大致分为含氯漂白（氯气、次氯酸盐、二氧化氯）和含氧漂白（氧气、臭氧、过氧化氢）两大体系,纸浆漂白流程则是由这些方法组合而成的系列。目前生产实践上,硫酸盐蔗渣浆的漂白流程有CEH、CEHP、ODED等,其中CEH、CEHP流程由于使用了元素氯漂白,属于将被淘汰的流程,因此,比较典型的漂白流程是以氧脱木素和二氧化氯组成的ODED漂白流程,该漂白流程是上世纪欧美国家针对木材纤维原料发展起来的漂白流程,属典型的ECF漂白流程。针对硫酸盐蔗渣浆木质素含量低、半纤维素含量高、薄壁细胞较多、碱性条件下易吸水润胀、滤水性较差等特点,并结合近十年来国产臭氧发生器制造技术的重大进展及制造成本的大幅度下降的实际情况,本论文在初步探索的基础上,摒弃了在传统漂白流程中都采用氧脱木素作为首段漂白的技术路线,而采用高效、绿色、低运行成本的臭氧漂白作为首段漂白,然后结合高效的过氧化氢漂白,进而组成ZP短序TCF漂白流程对硫酸盐蔗渣浆实施漂白,并对该流程的工艺参数、臭氧漂白时纸浆粘度的保护、漂白前后纸浆纤维形态及物理性能的变化等进行了较为系统的研究。对单段高浓臭氧漂白工艺的研究,通过设计单因素实验,讨论了浆浓、反应时间、pH值和臭氧浓度等关键因素对于臭氧漂白效果的影响,得出单段臭氧漂白的较佳工艺条件为:室温（25℃）;浆浓:39%;pH:2.0;臭氧浓度:120 g/Nm3;反应时间:3min;臭氧用量:0.85%。此条件下,成浆白度:51.1%ISO;粘度:580 ml·g-1;卡伯值:4.5。影响过氧化氢漂白的主要因素有:过氧化氢用量、反应温度、时间、pH值等。通过单因素实验分析得出蔗渣浆后续过氧化氢漂白的较佳工艺条件是:过氧化氢:3%;反应时间:120min;反应温度:90°C;NaOH:0.8%。在此条件下,成浆白度:85.6%ISO;粘度值:559 ml·g-1;返黄值:0.8,漂后浆料的白度稳定性好。硫酸盐蔗渣浆经ZP短序流程漂白后物理性能良好,其中:漂后纸浆的抗张指数为49.89 N·m2·g-1,耐破指数为4.02 Kpa·m2·g-1,撕裂指数为7.99m N·m2·g-1,耐折度为36。论文研究了不同添加剂对纸浆臭氧漂白时碳水化合物的保护效果。其中,我们自行研制的V助剂能显著提高臭氧漂白的选择性、提高漂后白度、减少粘度损失、改善漂后纸浆的性能。相对于空白样,V助剂使粘度提高了122ml·g-1,提高率为21%;卡伯值下降了0.3,下降率为6.7%;白度提高了2.9%ISO,漂白选择性提高了1.76。V助剂的较佳用量为0.3%。光学显微镜观察臭氧漂白后纤维微观形态,臭氧漂白后,纤维表面开始分丝帚化,充分膨胀,变得凹凸不平。扫描电镜进一步观察纤维形态可知纤维表面出现了明显的空洞,出现大量的沟壑或凸起,说明臭氧漂白对于纤维素有一定的损伤。对比V助剂处理和空白样臭氧漂后的纤维形态。相对于空白样,V助剂处理后的纤维表面更为平整,说明V助剂能够保护纤维素的结构,防止纤维素被降解。红外光谱显示臭氧漂白使苯环开环,破坏了共轭结构,白度得到明显提高。V助剂处理后纤维的结晶度提高,说明V助剂能够保护纤维素的结晶区。