桉木APMP浆漂白工艺及其机理研究

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本论文以提高桉木APMP浆的可漂性为出发点,分析桉木APMP浆的制浆造纸性能,优化漂白工艺条件,通过添加合适的漂白助剂强化漂白过程。结论如下所示:(1)研究H202(P)、过氧乙酸(Pa)、硼氢化钠(B)及连二亚硫酸钠(Y)这四种漂白剂对桉木APMP浆的漂白效果,优化其漂白工艺。结论如下:P与Pa漂后白度分别为74.84%ISO、56.29%ISO,B与Y漂后浆白度分别为56.74%ISO、54.87%ISO;两段漂白P→B组合漂后浆白度可达80.58%ISO,P→Y与P→Pa组合漂后浆白度分别为79.24%ISO、78.52%ISO; P→B、 P→Y、P→Pa漂白组合漂后浆的黏度分别下降为630mL/g、635mL/g、652mL/g。三种两段补充漂后浆料的抗张、撕裂、耐破指数等都得到提高。(2)添加强化H202漂白过程的漂白助剂四乙酰乙二胺(TAED)、过氧化尿素(UP)提高漂后浆白度。添加四乙酰乙二胺、过氧化尿素的H2O2漂白后,漂后白度分别达至78.41%ISO、79.04%ISO,比H202漂后浆白度74.46%ISO提高了3.95%ISO、4.58%ISO。添加过氧化尿素的P→B两段漂后浆白度达到83.17%ISO。添加TAED、过氧化尿素后,漂后浆粘度分别为697ml/g、670m1/g,高于单独H202漂后浆粘度662ml/g。H2O2-TAED、H2O2-UP漂白方式相对于单独H2O2漂白,抗张指数分别提高了5.4%、5.1%,撕裂指数提高了7.0%、10.0%,耐破指数提高了13.2%、18%。(3)通过红外光谱分析漂白前后木素结构的变化,探讨其反应机理。研究表明:H202漂白后,木素结构中减少的主要基团有共轭羰基、缩合愈创木基以及愈创木基的甲氧基的醚键振动、芳香环结构、酯羰基C=O、C-H变形振动,H202对共轭羰基的破坏作用最大。NaBH4漂白后,木素结构中主要减少的基团有共轭羰基、缩合愈创木基以及愈创木基、芳香环结构;并出现新的C=O的伸缩振动。H2O2与NaBH4两段漂白后,木素结构中C=O伸缩振动,酯羰基,非共轭羰基或羧基的吸收峰消失;添加漂白助剂后,β-糖苷键振动、O-H面外弯曲振动等纤维素或半纤维素的特征吸收峰强度高于未添加助剂的两段漂,说明添加漂白助剂后,提高成浆白度的同时,也有利于保护纤维素或半纤维素等碳水化合物。(4)纤维分析仪分析漂白过程中纤维在形态上的一个改变,结论如下:漂白后纤维长度略有下降,宽度均有所增加,细小纤维含量均增加较大;添加漂白助剂后,纤维长度略有增加,细小纤维含量增加,纤维宽度基本保持不变,细小纤维含量与未添加漂白助剂的相比较少。(5)通过气质联用分析漂后废液表明:NaBH4漂白废液中检测到主要有机物均含有苯乙烯、磷酸三丁酯、邻苯二甲酸二丁酯、醋酸氢化可的松结构,NaBH4漂白废液有机物种类及含量低于Pa漂白废液;比较NaBH4与Pa漂白废液主要污染物特征,可以推测出NaBH4主要作用于木素侧链的羰基及醌型结构,Pa漂白不仅破坏木素的侧链结构,也破坏其芳环结构;添加TAED与添加过氧化尿素的H202漂白相比,两种漂白废液中主要有机物种类都有苯乙烯、磷酸三丁酯、4-羟基-3-甲氧基苯甲醛(香草醛)、氧杂环十二烷-2-酮、十六烷酸。对比两种漂白助剂H202漂白废液主要污染物特征,TAED主要强化了H202对木素结构的侧链不饱和键的破坏作用,过氧化尿素则强化了H202对桉木木素结构中酚型结构和芳香环结构的作用。
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