丁香醛為天然介體的楊木硫酸鹽漿電化學(xué)脫木素研究.pdf

1、紙漿含氯漂白對(duì)環(huán)境具有一定的危害性,尋求環(huán)境友好的綠色漂白技術(shù)一直受到制漿造紙科研工作者們的重視和關(guān)注。電化學(xué)脫木素技術(shù)是一種將電化學(xué)技術(shù)與紙漿脫木素相結(jié)合的脫木素技術(shù)。本論文是在課題組前期研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行的相關(guān)研究工作,針對(duì)電化學(xué)介體脫木素過(guò)程中人工合成介體價(jià)格昂貴,丟失嚴(yán)重等問(wèn)題,嘗試采用天然小分子物質(zhì)作為介體進(jìn)行紙漿的天然介體電化學(xué)脫木素。實(shí)驗(yàn)中以楊木硫酸鹽漿為原料,建立了天然介體電化學(xué)脫木素體系,同時(shí)對(duì)建立的電化學(xué)脫木素體系進(jìn)行

2、了脫木素工藝條件及后續(xù)漂白和相關(guān)機(jī)理的研究。
　　本論文主要采用丁香醛作為天然介體物質(zhì)進(jìn)行電化學(xué)脫木素實(shí)驗(yàn)研究,主要包括電化學(xué)脫木素天然介體選擇及反應(yīng)介質(zhì)的優(yōu)選,電化學(xué)天然介體脫木素影響因素的探討,電化學(xué)天然介體脫木素漿料后續(xù)可漂性研究以及電化學(xué)天然介體脫木素過(guò)程中丁香醛中間體的產(chǎn)生規(guī)律的初步研究四部分內(nèi)容。
　　首先,在對(duì)漆酶介體體系中采用植物小分子酚類物質(zhì)作為介體研究進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上,本論文提出采用植物中普遍存在的天然小

3、分子酚類化合物作為電化學(xué)脫木素的催化介體的構(gòu)想,意在從植物小分子酚類化合物中尋找一種能夠具有電化學(xué)催化效果的天然介體物質(zhì)。經(jīng)過(guò)分析與研究,本論文選擇了植物小分子酚類衍生物中具有催化潛力的丁香醇、丁香醛、乙酰丁香酮、對(duì)香豆酸、香草醛等作為備選介體,經(jīng)過(guò)篩選與實(shí)驗(yàn)我們得出,丁香醛具有較好的催化性能,適于用作電化學(xué)脫木素的催化介體。鑒于整個(gè)反應(yīng)體系是在溶液中進(jìn)行,因而要求介體物質(zhì)能夠很好的溶解在反應(yīng)介質(zhì)中,為提高丁香醛的溶解性,本論文對(duì)電解溶

4、液的組成進(jìn)行了初步探討,得出當(dāng)電解液中乙醇體積與溶液總體積比為1:4時(shí),電化學(xué)脫木素效果較佳。
　　其次,在前一章研究的基礎(chǔ)上,以楊木硫酸鹽漿為原料,利用釕鈦涂層電極為陽(yáng)極,不銹鋼材料為陰極并以丁香醛(C9H8O3)作為介體物質(zhì),對(duì)原料進(jìn)行了電化學(xué)介體脫木素實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中,我們對(duì)影響脫木素效果的主要工藝條件進(jìn)行了探討,得出采用丁香醛作為天然介體較為合適的脫木素工藝條件為丁香醛(C9H8O3)濃度1.0mol/L,電壓1.8V,溫度4

5、5℃,時(shí)間5.5h,pH值4.0-5.0,硫酸鈉用量0.05mol/L。該條件下,處理效果最佳時(shí)紙漿Kappa值從18.5降至13.5,粘度從1185mL/g降至1109mL/g,脫木素效果較好。
　　再次,我們對(duì)采用電化學(xué)介體脫木素處理(EM段)過(guò)的漿料,進(jìn)行過(guò)氧化氫漂白(P)和二氧化氯漂白(D)的后續(xù)漂白,形成了含 EM段的紙漿TCF漂白流程和ECF漂白流程,采用所得漂白流程對(duì)楊木硫酸鹽漿進(jìn)行漂白并檢測(cè)漂白效果。經(jīng)過(guò)電化處理后

6、的漿料采用EQP漂序進(jìn)行漂白時(shí)最終所得漿料的白度可達(dá)到81.2％ISO。經(jīng)過(guò)電化學(xué)脫木素處理后漿料采用EpD0D漂序漂白時(shí),在 D0段和D段二氧化氯用量為分別為1.5％時(shí),漂白紙漿的白度可達(dá)84.1％ISO,而粘度仍舊維持在880mL/g以上。
　　最后,對(duì)電化學(xué)天然介體脫木素過(guò)程中丁香醛中間體的產(chǎn)生規(guī)律進(jìn)行了初步研究,分別研究了在不同電壓、溫度、pH值條件下電化學(xué)脫木素反應(yīng)體系中氧化性的介體中間體的產(chǎn)生規(guī)律。另外,還對(duì)反應(yīng)介質(zhì)的

7、組成對(duì)天然介體物質(zhì)丁香醛轉(zhuǎn)變?yōu)橹虚g體的規(guī)律以及中間體與漿料的反應(yīng)性能進(jìn)行了探討。結(jié)果表明,丁香醛的氧化電勢(shì)與還原電勢(shì)分別為1.28V和1.33V,且氧化電勢(shì)與還原電勢(shì)相差較小,具有一定的反應(yīng)可逆性。在電化學(xué)催化體系中,適當(dāng)提高電解槽電壓、升高溫度以及維持合適的pH值均能有效縮短丁香醛中間體達(dá)到較高濃度所需要的時(shí)間,提高產(chǎn)生丁香醛中間體的效率。電解液中添加乙醇,提高了丁香醛的溶解性能有效提高丁香醛中間體產(chǎn)生速度和最高濃度,更加有利于脫木素