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针对草浆造纸资源利用率低、污染严重,环境治理技术不能满足经济社会可持续发展需求的重大社会和经济问题,为了充分利用我国所存在的丰富的麦草类非木材原料,研究麦草类的清洁制浆生产工艺就显的极为重要。
本论文的主要目的是研制麦草OSP(one stage pulping)一步法制浆技术,不采用传统的高温高压强碱蒸煮工艺,在常温常压下,一步制成白浆,在制浆过程中不产生黑液。以清洁生产为理念,简化麦草制浆工艺,生产高白度,高强度的麦草浆。
研究了麦草OSP(one stage pulping)一步法制浆技术的初步工艺条件。采用五因素四水平的正交实验L16(45),以NaOH用量(6%、8%、10%及12%NaOH,对绝干麦草原料)、H2O2用量(12%、16%、20%及24%H2O2,对绝干麦草原料),液比(1:4、1:5、1:6及1:8),蒸煮最高温度(70℃、80℃、90℃及95℃),最高温度下的保温时间(60 min、80 min、100min及120 min)作为参数变量,研究了其对纸浆得率、强度性质和白度性质的影响。分析得出了麦草OSP(one stagepulping)一步法制浆技术的初步工艺条件:氢氧化钠和过氧化氢的用量比为2:1,液比在1:5;在蒸煮时间和蒸煮温度上可以采取高温短时间蒸煮(95℃,60min)和低温长时间蒸煮(70℃,120min)。在此条件下制浆得率最大为72.9%、裂断长最大为5.17kin、白度最大为62.3%ISO。
研究了KOH用于麦草清洁生产工艺。研究方案分别为:以三号正交实验工艺为基础的替换实验及以十六号正交实验工艺为基础的替换实验。实验结果表明在蒸煮过程中使用KOH,采用高温短时间蒸煮可以有效地提高纸张的强度、白度、不透明度和光散射系数;以十六号正交实验为基础减少总碱用量部分替代氢氧化钠的方法最适合KOH用于麦草清洁制浆工艺;在此条件下与十六号正交实验相比:得率增加了为6.71%、裂断长增加了3.61%、撕裂指数增加了15.9%、白度增加了4.65%。
探讨了麦草OSP清洁制浆的优化工艺,设计出分步法加填药品的OSP(onestage pulping)的制浆工艺。在初步工艺的基础上采用分步添加药液的方法生产不需要洗涤和漂白的高强度、高白度的麦草浆。实验结果表明以含C16(以实验十六为基础拆分后的实验工艺)的混合式两步预处理的蒸煮工艺条件最佳,根据生产需要,按照此蒸煮工艺即可生产化学浆或化学机械浆。在此工艺条件下生产的化学浆的得率为50.8%、裂断长7.49km、耐破指数5.21kPa·m2·g-1、白度75.5%ISO;生产的化学机械浆的得率为63.0%、裂断长6.82km、耐破指数4.19kPa·m2·g-1、白度73.4%ISO。