论文部分内容阅读
近年来,纸浆漂白中的电化学漂白技术受到广泛关注。电化学氯酸盐漂白和电化学介体脱木素等技术日渐成熟。但是关于电化学过氧化氢漂白的报道较少。本论文制备了石墨/聚四氟乙烯气体扩散电极并将其用于电化学氧阴极还原产生过氧化氢,分析讨论了其电化学行为,并将此体系用于杨木硫酸盐浆的漂白。另外,还对掺杂不同氧化物的气体扩散电极的催化效果进行了研究探讨。石墨/聚四氟乙烯电极的制备研究表明,当石墨与聚四氟乙烯的质量比控制在2：1,煅烧温度300℃时,所得电极电极性能较好,过氧化氢产量最高。该电极用于电化学催化产生过氧化氢时,较为适宜的工艺条件为,电流密度2.34mA/cm2,初始pH11,板间距6cm, Na2SO4浓度为0.05mol/L。在此条件下240min内过氧化氢产量高达197mg/L。将电化学催化氧阴极还原产生过氧化氢这一电化学反应体系用于漂白杨木硫酸盐浆时,较为适宜的工艺条件为电流密度2.34mA/cm2,初始pH11左右,板间距6cm,在该工艺条件下,纸浆脱木素效果最好,在240min内,卡伯值从最初的13.34可降至2.65,木素脱除率可达70%以上,纸浆白度从43.6%ISO可升高到70.5%ISO,而纸浆粘度损失在10%以内。此外,适当地提高漂白温度将有利于反应的进行,有利于提高纸浆漂白效果。电化学催化氧阴极还原产生过氧化氢的电化学动力学研究表明,石墨／聚四氟乙烯电极用于氧阴极还原产生过氧化氢时的电化学过程中,氧气吸附过程是氧阴极还原产生过氧化氢的速率控制步骤,是提高反应速率的关键。氧阴极还原产过氧化氢是一个2电子的反应,电子转移系数α为0.419,电子转移速率常数Ks为0.022s-1氧化锆掺杂的石墨/聚四氟乙烯电极用于电化学催化氧阴极还原产生过氧化氢时,其性能优于氧化镧掺杂石墨/聚四氟乙烯电极以及氧化铈掺杂石墨/聚四氟乙烯电极,氧化锆的最优掺杂量为石墨质量的20%时效果最好,用于产生过氧化氢时,在240min内能够产生337.89mg/L浓度的过氧化氢,与未掺杂氧化锆的电极的过氧化氢产量(197mg/L)相比,提高了71.5%。由此可见,氧化锆的掺杂起到了良好的催化效果。将掺杂氧化锆的电极应用于电化学氧阴极还原体系漂白杨木硫酸盐浆时,较为适宜的工艺条件为,电流密度1.56mA/cm2,初始pH11,板间距6cm。在该工艺条件下,240min内纸浆的木素脱除率可达82%左右,纸浆白度可达到77.8%ISO,而纸浆的粘度损失率低于5%。