竹子硫酸盐浆光催化漂白工艺及其机理的研究

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我国拥有丰富的竹子资源,因地制宜的大力发展竹浆产业化,是解决我国原料供需矛盾的有效途径。传统的纸浆含氯漂白方式给环境带来了严重的污染问题,有针对性地研究开发环境友好的竹浆漂白新技术,有利于推进竹浆产业化,对实现我国造纸工业的可持续发展具有重大的意义。 本论文采用自行设计和制作的纸浆光催化漂白反应器,以中压汞灯作为紫外光源,采用浸入式反应形式,在常压条件下对竹子硫酸盐浆进行光催化漂白。首先研究其漂白工艺和影响因素,并与传统含氯漂白进行了对比,结果表明:与传统漂白方式有较大不同,纸浆光催化漂白过程中起关键作用的影响因素有:光照射方式对纸浆的光催化漂白有着至关重要的影响,纸浆的光催化漂白符合光化学的“格罗塞.德雷帕定律”;反应体系中必须有氧气的参与,而且氧气是影响后继脱木素程度和纸浆白度的关键因素之一;在光催化漂白中控制合适的碱性条件非常重要的,并对漂白时间有着直接的影响,适当的碱性环境可以促进反应顺利进行并获得高白度的纸浆,又可在漂白终点保持较高的粘度,过高的用碱量会导致纤维素的严重降解。此外,光催化漂白反应受温度的影响比传统的漂白方式小,即使在低温(13℃)下,经过8小时的漂白也可以获得81%(ISO)的白度,随温度的升高,纸浆漂后的白度有所增加。在光源和其他反应条件不变的情况下,纸浆光催化漂白表现出宏观上的“反应器尺寸效应”,反应器尺寸越大,漂白浆层越厚,则漂后浆白度越低。在光源不变的条件下,随着浆浓的增加,漂后浆的白度下降,木素脱除率减少。 通过对4种不同的光敏剂(玫瑰红、亚甲基蓝、曙红、吖啶橙)的漂白效果进行了评价,发现玫瑰红的漂白效果最好。与含氯的C-E-H三段漂和(C+D)-E/O-H-D多段漂对比发现,竹浆光催化漂白的白度和粘度介于2种含氯漂白之间,但漂后浆的白度稳定性以及得率较高。而且,光催化漂白产生的废水量较少,污染负荷也较低,表明光催化漂白是一种环境友好的清洁化漂白新技术,具有潜在的应用前景。 本文进行了光催化漂白中减少碳水化合物降解的研究,并与H2O2进行了协同和组合漂白的初步探讨,发现光催化漂白中EDTA络合与1%NaNO2溶液屏蔽的协同作用能在保持较高白度的同时,有效的减少碳水化合物的降解。在光催化条件下的H2O2漂白中,大量的H2O2发生无效分解,漂后浆的白度增值有限。漂白时间相同的情况下,与单段光催化漂白相比,光催化漂白与常规H2O2漂白的两段组合漂白有利于提高漂后竹浆的白度和粘度。 对竹浆光催化漂白反应历程和脱木素动力学的初步研究表明,光催化漂白过
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