中浓桉木板皮浆ZP短序TCF漂白研究

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近年来,我国纸及纸制品消费需求量逐渐上升,与此同时,一系列相关政策的颁布实施限制了废纸浆原料的进口,而我国木材资源短缺,原料问题已经成为造纸工业发展的最大阻碍。桉木板皮作为桉木加工过程中产生的废弃物,其产量丰富,可用作制浆造纸原料,能够很好的弥补纤维原料短缺问题。此外,造纸工业废水排放、环境污染问题依旧存在,为了摆脱污染问题对造纸工业发展的影响,造纸工作者们对制浆造纸绿色生产技术的探究从未停止。正基于此,本文以桉木板皮未漂化学浆为原料,对其漂白过程进行探索优化,研究了以臭氧脱木素为基础过氧化氢为补充漂白的短序全无氯漂白清洁漂白过程,探讨各影响因素对纸浆性能的影响并优化了各段漂白的工艺参数,为实际生产提供一定的指导意义。主要研究内容有以下几点。在自主搭建的中浓臭氧反应平台基础上,研究了桉木板皮浆中浓臭氧脱木素工艺,设计单因素实验,分别探讨了纸浆浓度、p H值、混合强度、臭氧浓度和臭氧用量对脱木素结果的影响。通过纸浆性能及综合分析后得出最佳工艺为:纸浆浓度为10%,p H为2,混合转速为1800 r/min,臭氧浓度为90 mg/L,臭氧用量为1 wt%。此条件下得到的臭氧脱木素后浆白度为59.84%ISO,相比未漂浆提高了51.26%;黏度为441.26 m L/g,相比降低了28.97%;Kappa值为6.64,相对下降了58.73%。此外还对不同臭氧用量脱木素后纸浆进行表征,通过纤维分析仪和扫描电镜对纸浆的纤维形态和表面结构进行分析,发现随着臭氧用量的增加,纤维平均长度有所下降,分丝帚化程度提高,纤维表面变的凹凸不平,出现大量的沟壑或凸起。XRD结果显示结晶度也有所下降。最后研究了不同添加剂对脱木素后纸浆白度和黏度的影响,发现甲醇和草酸能够在保证白度的基础上对碳水化合物有所保护。以臭氧脱木素后浆为原料,对后续过氧化氢漂白展开研究。通过单因素实验研究了H2O2用量、Na OH用量、反应时间和反应温度对过氧化氢漂白的影响,得出的最佳工艺为:H2O2用量为3%、Na OH用量1.5%,反应时间120 min,反应温度90℃。在此基础上通过响应面实验对H2O2漂白工艺进行了优化,得到优化后的工艺条件为:H2O2用量3%,反应温度85℃,反应时间110 min。进行验证实验,结果与预测值基本符合。优化后得到最终的ZP漂白工艺参数,测定ZP漂后浆料性能:白度为85.23%ISO,黏度为378.39 m L/g,Kappa值为1.89,返黄值为0.18。并测得纸浆抄片后纸张物理强度,抗张指数为59.45 N·m/g,耐破指数为3.71 Kpa·m~2/g,撕裂指数为5.34 m N·m~2/g,能够达到QB/T1678—2017标准中对于漂白硫酸盐阔叶木浆合格品规定的要求。对原料浆、臭氧脱木素后浆、过氧化氢漂后浆进行分析,通过纤维分析和扫描电镜图像发现漂后纸浆纤维平均长度有些许下降,细小纤维含量增加,纤维表面随漂白进行出现坍塌,变的凹凸不平。通过红外光谱结果发现木素分子的苯环和侧链结构被破坏,木素结构被降解溶出,羰基等发色基团被破坏。通过XRD结果发现纸浆结晶度有所下降,过氧化氢漂白对结晶度影响较小,说明漂白过程中对纤维的结晶区有所破坏。最后对比了Op DEp和Op QP两种漂白方式,综合漂白效果,工艺流程和化学品消耗三方面说明了ZP漂白的可行性。ZP漂白工艺不仅能够获得高白度、高质量的纸浆,而且废水中不含AOX等有毒有害物质,其工艺流程更加简单且化学品消耗量少,生产成本低。因此,ZP漂白作为一种高效、清洁和经济的漂白方式在未来具有一定的发展空间。
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