熱置換麥草乙醇法制漿蒸煮歷程及機理的研究.pdf

1、乙醇法制漿是一種新型無污染的有機溶劑制漿技術(shù)，具有投資省、無污染、副產(chǎn)物可回收利用、漿得率高、成漿質(zhì)量好等優(yōu)點，可以從根本上克服傳統(tǒng)堿法制漿的污染大和投資大的問題。同時適用于非木材纖維原料制漿，對緩解我國現(xiàn)階段原料短缺的問題也有重要意義。 本研究以麥草原料為對象，引入了熱置換洗滌工藝，在原有工藝與機理研究的基礎(chǔ)上，對自催化乙醇法制漿的蒸煮工藝進行了優(yōu)化，并對蒸煮歷程做了進一步研究。 優(yōu)化后工藝條件如下：乙醇濃度55％，液

2、比1：10，升溫時間40min(從160℃開始升溫)，最高溫度195℃，保溫時間60min。蒸煮歷程的研究結(jié)果表明，通過熱置換洗滌可以有效的去除乙醇漿的表面沉積木素，熱置換自催化麥草乙醇法制漿的纖維分離點為蒸煮保溫40min，在纖維分離點處Kappa價為49.91，蒸煮保溫時間應選擇在60min左右。同時脫木素歷程可以分為兩個階段，從開始脫木素到保溫40min為大量脫木素階段，木素的脫除率可以達到81.5％；殘余木素脫除階段為保溫40m

3、in到60min。在熱置換洗滌過程中，乙醇漿的高硬度和得率的矛盾與傳統(tǒng)制漿方法相比顯得更為突出。如果在工藝上能實現(xiàn)連續(xù)蒸煮，很有可能將乙醇漿的硬度降低到堿法漿的水平。 在蒸煮保溫20min、60min、90min時分別取出漿料，分離提純木素，并根據(jù)乙醇濃度范圍的不同，對溶出木素進行了分級分離提純。分離提純后的木素利用紅外光譜(FT-IR)、核磁共振(NMR)和凝膠滲透色譜(GPC)進行了分析。對紙漿中的殘余木素在制漿過程中的結(jié)構(gòu)

4、變化進行了研究，對溶出木素各個級分的結(jié)構(gòu)及分子量進行了研究，對制漿機理進行了探討。 研究結(jié)果表明，熱置換麥草乙醇法制漿過程中次生壁木素與胞間層木素同時被脫除。木素的分解以醚鍵的斷裂為主，α-芳醚鍵較易斷裂，β-芳醚鍵只能部分發(fā)生斷裂。在α-芳基醚鍵斷裂的同時，有部分β-芳基醚鍵隨著木素碎片溶于乙醇溶液中，而不是保留在漿中發(fā)生斷裂。乙醇漿中保留了大量的羰基結(jié)構(gòu)，對香豆酸和松柏醛等酯鍵結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定，在蒸煮前期，有新的α-羰基結(jié)構(gòu)生成

5、。具有α-羰基的木素經(jīng)氫氧化鈉抽提會發(fā)生C<,α>-C<,β>裂解，引起木素降解，α-羰基的存在，是乙醇漿易于漂白的一個重要原因；繼續(xù)延長保溫時間，又有部分被溶出，推測被溶出的這部分羰基主要是以LCC形式與半纖維素連接的阿魏酸。在乙醇法制漿過程中，麥草木素三種基本結(jié)構(gòu)單元中，紫丁香基結(jié)構(gòu)單元最易脫除，并且在纖維表面的沉積木素中，紫丁香基結(jié)構(gòu)單元占有很高的比例。殘余木素和溶出木素中都沒有發(fā)現(xiàn)縮合結(jié)構(gòu)的存在，說明在乙醇制漿過程中，沒有發(fā)生明