芦苇预水解硫酸盐制备溶解浆工艺条件的研究课程设计论文(编辑修改稿)

芦苇预水解硫酸盐制备溶解浆工艺条件的研究课程设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

溶性聚糖较多有关 [9]。 半纤维素对溶解浆的影响 溶解浆是生产粘胶纤维，玻璃纸或者其它纤维素衍生物。 半纤维素的存在对溶解浆的使用会产生不利影响，例如在生产粘胶纤维的溶解浆（粘胶浆粕）中，半纤维素及其它杂质含量少，在生产粘胶纤维时，原料浆粕及二硫化碳的单位消耗和碱回收均比较经济，而且粘胶纤维的质量也较高。 浆粕中半纤维素的含量增加，会使粘胶过滤困难并降低粘胶的透明度。 半纤维的磺化速度快，当浆粕中半纤维素含量高时，不仅要多耗用二硫化碳，而且会造成磺化不均匀，影响粘胶的 溶解性能，帘子线的疲劳强度也随之降低。 所以，对溶解浆中的半纤维素含量均有一定的限制。 例如生产醋酸纤维素的溶解浆，其α 纤维素不得小于 96％，对于生产粘胶纤维的溶解浆，其α 纤维素应大于 87％，最高可达 99％ [9]。 大连工业大学 2020届本科生毕业论文 5 半纤维素对纸张物理性能的影响 半纤维素是木材或纸浆中的一种重要成分，它对纸张的性质有较大的影响，根据对不同纸张的性质的不同要求，在制浆时应尽量或适当保留纸浆中的半纤维素。 半纤维素有利于纸浆的打浆，有利于纤维的细纤维化，大量研究结果表明，凡是通过打浆能获得较高强度纸张的纸浆都有较高半纤 维素的含量。 对于给定的植物纤维原料来说，在蒸煮过程中半纤维素脱的越少，则单位质量的纸浆中含有的纤维素就越少；反之，半纤维素脱得越多，则单位质量的纸浆中含有的半纤维素就越多。 从这个意义上来说，半纤维素含量高，有利于纤维素的结合，所以对提高纸张的裂断长、耐破度和耐折度等有利。 半纤维素含量低，有利于一些与纤维素结合力无关的纸张性质，如不透明度和撕裂度等。 在工业纸浆中，随着半纤维素含量的增加，相对地降低了α 纤维素的含量，即减少了保证纤维本身的强度的纤维素的含量，所以半纤维素在增加纤维结合上的积极影响在某程度上会 被纤维本身强度降低的不利影响所降级或抵消。 从逻辑上希望有一个最佳的（或最适宜的）半纤维素含量，但在实际中是很难控制的，因为半纤维素的含量对不同纸张的影响是不一样的，如草浆的聚戊糖含量与纸张的物理性能有如下关系：α 纤维素 /聚戊糖 =～ 3时，纸张的裂断长、耐破度和耐折度最大，而松厚度和撕裂度最小。 当该系数为 6～ 9时，则撕裂度最大、松厚度好。 杨木浆达到最大耐破度和抗张强度的适宜半纤维素含量约为 20%，而此时纸张的不透明度和撕裂度最小 [9]。 本课题的意义和研究内容 目前，三大纺织材料中，天然纤维产量 （特别是棉花）受耕种面积减少和生产成本增加的约束；合成纤维因其难以降解和舒适度不足，需求受限制；而全球经济与人口的增长又提升了对纺织材料的整体需求，这就为第三种纺织材料 —— 黏胶纤维带来了需求增长空间。 有条件的造纸企业如岳阳纸业、吉林化 纤和福建南纸等利用溶解浆与造纸用浆的相通性，纷纷进行改建或扩建。 根据 2020~2020 年全球及中国溶解浆的行业报告，预计到 2020 年底国内溶解浆行业的生产能力将增长到 529%，达到 万 t，占全球总产能的 %。 伴随溶解浆需求增长，木材资源供应却处于日益紧张 的状态，加之生长周期长，已经难以满足市场的需求。 目前非木材用于制备溶解浆也倍受重视，如大连工业大学 2020届本科生毕业论文 6 竹子、芦苇、甘蔗渣、洋麻、废黄麻等都得到了不同程度的研究及应用， 芦苇作为重要的植物纤维原料，在造纸工业中综合利用的社会效益和环境效益显著。 预水解处理半纤维素的溶出，造成生物资源的浪费与高污染负荷生产污水的高处理费用。 近几年 ， IFBR(IntegratedForest Products Biorefinery)的理念引入 ， 将传统的化学法制浆厂转变为林产品生物质精炼联合企业 ， 结合生物质精炼 (Biorefinery)和化学法 制浆的特点 ， 在化学法制浆之前增加预处理段 ， 将半纤维素以聚糖或单糖的形式提取 ， 经过转化加工可生产燃料乙醇、生物柴油和聚合物材料等高附加值的产品。 预处理后的纤维原料制浆后的黑液可生产木素产品，与传统的碱法制浆厂在碱回收将黑液中的有机物直接燃烧相比较，有望获得生物资源综合利用高增值的机会。 使制浆原料中的纤维素、半纤维素和木素等化学组分都能获得更加充分合理的利用 [12]。 本课题研究的内容主要包括以下四项： （ 1） 造纸植物纤维原料的化学成分分析，包括主要成分（纤维素、半纤维素、木素）和次要成分（灰分、有机溶剂抽出物等）的分析。 （ 2）采用热水预处理的方式对芦苇进行预水解处理， 在 1:8的液比下，控制 30分钟的升温时间， 105分钟的保温时间， 170℃的最高温度对芦苇进行预水解。 （ 3）对预水解后的芦苇半料浆进行硫酸盐法蒸煮，在 1:8的液比下，控制不同的最高温度，保温时间，用碱量和硫化度对预水解后的半料浆进行硫酸盐法蒸煮。 对不同的最高温度，保温时间，用碱量和硫化度的条件下蒸煮的芦苇浆进行综纤维素，α 纤维素，灰分，高锰酸钾 值的测量。 （ 4）通过分析正交实验的结果，确定芦苇的预水解硫酸盐蒸煮制备溶解浆的最佳保温时间，最高温度，用碱量和硫化度。 大连工业大学 2020届本科生毕业论文 7 第二章 实验材料和方法 主要试剂 实验所用的试剂见表 表 主要试剂及来源 序号 名称 规格 生产厂家 1 苯 分析纯 天津市光复科技发展有限公司 2 95%乙醇 分析纯 天津市科密欧化学试剂有限公司 3 硫酸 分析纯 辽宁新兴试剂有限公司 4 氢氧化钠 分析纯 天津市科密欧化学试剂有限公司 5 亚氯酸钠 分析纯 天津市科密欧化学试剂有限公司 6 冰醋酸 分析纯 天津市光复科技发展有限公司 7 盐酸 分析纯 沈阳新兴试剂厂 8 溴酸钾 分析纯 天津市科密欧化学试剂有限公司 9 溴化钾 分析纯 天津市科密欧化学试剂有限公司 10 硫代硫酸钠 分析纯 沈阳市试剂五厂 11 碘化钾 分析纯 天津市科密欧化学试剂有限公司 12 可溶性淀粉 分析纯 沈阳市新西试剂厂 13 高锰酸钾 分析纯 国药集团化学试剂有限公司 14 硫化钠 分析纯 天津市凯信化学工业有限公司 15 丙酮 分析纯 天津市科密欧化学试剂有限公司 16 重铬酸钾 分析纯 天津市科 密欧化学试剂有限公司 主要仪器与设备 实验所用的仪器见表 大连工业大学 2020届本科生毕业论文 8 表 主要仪器及来源 序号 名称 型号 生产厂家 1 电热鼓风干燥箱 1012AB 天津市泰斯特仪器有限公司 2 电子万用炉 220V， 2020W 天津市泰斯特仪器有限公司 3 分析天平 PL203 梅特勒 托利多仪器（上海）有限公司 4 水浴恒温震荡器 SHZA 上海博迅实业有限公司医疗设备厂 5 浆料脱水机 陕西科技大学机械厂 6 筛浆机 ICS5000 西北轻工业学院机械厂 7 智能油浴 ZKYY10L 巩义市予华仪器有限责任公司 8 箱式电阻炉 SX2512 沈阳市节能电炉厂 9 微型植物粉碎机 FZ102 天津市泰斯特仪器有限公司 10 循环水式真空泵 SHZD（Ⅲ） 巩义市予华仪器有限责任公司 实验方法 实验原料化学组分分析 芦苇经磨粉后，取 40～ 60目筛分级作为试样，装入玻璃瓶密封好，测定水分备用。 原料的分析主要检测了水分、灰分、木素、综纤维素、聚戊糖等指标，具体检测方法如下： 原料水分参照 GB/； 灰分含量参照 GB/； 水抽出物含量参照 GB/； 1%NaOH抽出物含量参照 GB/； 苯醇抽出物含量参照 GB/； 综纤维素含量参照 GB/； 聚戊糖含量参照 GB/T ； 酸不溶木素含量参照 GB/T。 对原料的预水解 取绝干量为 45g的芦苇置于中型反应罐中，按照液比 1:8加入去离子水， 密大连工业大学 2020届本科生毕业论文 9 封后放入油浴蒸煮锅内，按照升温时间 30分钟，保温时间 105分钟，最高温度170℃进行预水解。 热水预处理反应后的半料浆用水冲洗至不呈酸性为止，然后在小布袋内用离心脱水机甩干后测定水分备用。 对半料浆的硫酸盐蒸煮 取绝干量为 15g 的芦苇预水解半料浆置于小型反应罐中，按照液比 1:8加入去离子水，按照表 设计的四水平三因素正交实验表在不同的保温时间、最高温度、用碱量和硫化度的条件下进行硫酸盐法蒸煮。 表 正交实验表 实验组数 保温时间/min 最高温度 /℃ 用碱量 (以 NaOH计 ) 硫化度 (以 NaOH计 ) 1 60 150 15 26 2 60 1。