芦苇硫酸盐浆氧脱木素和二氧化氯漂白研究

来源 :长沙理工大学 | 被引量 : 7次 | 上传用户:feixiang_16
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传统的含氯漂白技术正在逐渐被淘汰,氧脱木素和二氧化氯漂白是目前纸浆漂白的主要技术手段和今后的发展趋势,两种方法均具有良好的环境和社会效益。本文以芦苇硫酸盐未漂浆为原料,研究了其氧脱木素和二氧化氯漂白技术,对氧脱木素和二氧化氯漂白工艺进行了优化,并探讨了高温二氧化氯漂白工艺,研究了氧脱木素的脱木素和碳水化合物降解动力学,同时借助红外吸收光谱,探讨了芦苇硫酸盐浆各漂段漂白及返黄的机理,研究结果如下。氧脱木素过程动力学包含脱木素动力学和碳水化合物降解动力学两个部分。脱木素动力学采用指数模型:脱木素反应对木素、用碱量和氧压的级数分别为6.72、0.87和0.62,反应活化能80.96 kJ/mol。碳水化合物降解动力学模型由两个零级反应组成:碳水化合物降解反应在快速降解段和缓慢降解段对用碱量的级数分别为0.23和0.20,对氧压的级数分别为0.21和0.19,反应活化能快分别为32.40KJ/mol和39.63KJ/mol。芦苇硫酸盐浆单段氧脱木素工艺的最佳条件是:时间60min、温度90-100℃、用碱量2%-3%、氧压0.4-0.6MPa、硫酸镁用量0.2%、浆浓10%;其脱木素率达45%左右,同时对碳水化合物也产生一定程度的降解,导致了浆料的物理强度一定程度的损失,尤其是温度和用碱量对芦苇硫酸盐浆氧脱木素时碳水化合物降解的影响较大。芦苇硫酸盐浆氧脱木素后D0段漂白的最优工艺为漂终pH值3.0-4.0,ClO2用量0.8%-1.0%,保温时间60min,温度55℃-65℃。其中,漂终pH值对D0段漂白结果的影响最大。芦苇硫酸盐浆氧脱木素后接着D0EpD1三段漂,D0段ClO2用量所占的比例在5/8-6/8之间得到的白度最高;在最优的漂白工艺条件下,白度可以达到83%ISO以上,漂白过程中粘度下降5.64%,漂损4.66%。D0或者D1段采用85℃高温ClO2漂白均可使纸浆白度提高1%ISO左右。芦苇硫酸盐浆氧脱木素后,在1643-1645 cm-1的吸收峰略微增强,说明木素侧链Cα位羟基被氧化,生成Cα羰基结构,具有Cα羰基结构的木素经氧脱木素后会发生Cα-Cβ的断裂,产生醛基或羧基,引起木素的降解。1321 cm-1和1245-1253 cm-1处吸收峰在氧脱木素后有下降,表明紫丁香基和缩合愈疮木基木素在氧脱木素脱除。1163-1165 cm-1、1057-1058 cm-1、897 cm-1这三处的吸收峰在氧脱木素后降低较多,说明碳水化合物降解较多。ClO2漂白后,1643-1645 cm-1处的红外光谱吸收峰略有减弱,ClO2漂白时进一步把能使纸浆发色的醛基和羧基氧化分解。ClO2漂白浆经返黄后,红外光谱在3379-3416 cm-1处得羟基吸收峰少许的减弱,而1643-1645 cm-1处得吸收峰增加,可能是羟基在热诱导下生成了羰基了,使得浆料返黄。
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