杨木CTMP碱性过氧化氢漂白中葡萄糖醛酸的来源及产生机制

论文摘要

在制浆造纸工业中,高得率浆具有投资少、得率高、污染小等优点,广泛应用于多种高质量纸张的生产中。在高得率浆中,化学热磨机械浆（CTMP）是目前应用最广泛的一类高得率浆。目前国内北方地区的造纸厂常采用杨木作为CTMP的生产原料。但在杨木CTMP的制浆漂白过程中会产生大量的溶解与胶体物质（DCS）,其中电负性很高的阴离子性物质对湿部化学及纸浆性能有较大影响。阴离子性物质中最主要的成分为糖醛酸,包括葡萄糖醛酸和半乳糖醛酸。目前关于过氧化氢漂白过程中半乳糖醛酸的产生及其对制浆造纸的影响已有很多相关研究,然而对葡萄糖醛酸的研究却很少。因此明确制浆漂白过程中葡萄糖醛酸的产生机制及其行为,对优化制浆方法、提高纸浆质量具有非常重要的意义。论文主要研究了杨木CTMP碱性H2O2漂白过程中葡萄糖醛酸的产生机制及其对纸浆性能的影响。首先,以杨木CTMP为原料,利用GC/MS分析技术,对碱性H2O2漂白前后纸浆纤维及DCS水中的碳水化合物进行了分析。并以Whatman NO.1滤纸及葡萄糖单糖为原料,进一步探讨了纤维素在碱性H2O2的氧化作用下转化为葡萄糖醛酸的可能性。以杨木CTMP为原料,利用可消除中性糖与糖醛酸相互影响的分光光度法分析了碱性H2O2漂白过程中糖醛酸的溶出规律。并研究了糖醛酸的存在对成纸质量的影响。结果表明,经碱性H2O2漂白后,纸浆纤维及DCS水中葡萄糖醛酸含量均有所增加。其中纤维中的葡萄糖醛酸主要来自于:聚4-O-甲基-葡萄糖醛酸-木糖中的葡萄糖醛酸;木素-碳水化合物复合体（LCC）在碱性条件下醛酯键的断裂所释放的葡萄糖醛酸;在碱性条件下,纤维素中的少量葡萄糖单元被H2O2氧化成葡萄糖醛酸但未被降解溶出。DCS中葡萄糖醛酸主要来自于聚4-O-甲基-葡萄糖醛酸-木糖的碱性降解溶出的葡萄糖醛酸以及LCC中降解溶出的葡萄糖醛酸。浆水体系中糖醛酸的溶出主要受漂白体系碱度的影响;H2O2的加入会导致糖醛酸的溶出略有增加,但过量的H2O2又会导致溶解的糖醛酸被氧化降解为小分子羧酸类物质,导致所检测到的糖醛酸含量稍微下降;温度升高会进一步加剧糖醛酸的溶出;糖醛酸在漂白反应初期30 min内溶出速率最大。糖醛酸模型物包括葡萄糖醛酸单体、半乳糖醛酸单体及聚半乳糖醛酸加入到浆水体系中后,会使成纸的松厚度略有增加,而裂断长和耐破度有不同程度的降低。葡萄糖醛酸单体、半乳糖醛酸单体会使成纸的撕裂度略有增加;而聚半乳糖醛酸会使撕裂度略有降低。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 杨木的纤维形态及化学组成
• 1.1.1 杨木的纤维形态
• 1.1.2 杨木化学成分分析
• 1.2 CTMP 制浆工艺
• 1.2.1 CTMP 制浆工艺特点
• 1.2.2 CTMP 制浆过程中的主要化学反应
• 1.3 化机浆制浆过程中产生的阴性基团
• 1.3.1 阴离子性物质的来源及降解机制
• 1.3.2 阴离子性物质对纸浆及抄纸过程的影响
• 1.4 葡萄糖醛酸
• 1.4.1 葡萄糖醛酸的结构与分类
• 1.4.2 葡萄糖醛酸的检测
• 1.5 研究目的、意义及内容
• 1.5.1 研究目的和意义
• 1.5.2 研究内容
• 20₂漂白中葡萄糖醛酸的产生'>第2章 杨木CTMP 碱性H₂0₂漂白中葡萄糖醛酸的产生
• 2.1 实验原料与方法
• 2.1.1 实验原料
• 2.1.2 实验仪器
• 2.1.3 实验方法
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 杨木CTMP 漂白前后DCS 中葡萄糖醛酸的含量
• 2.2.2 杨木CTMP 浆漂白前后纸浆纤维中葡萄糖醛酸的含量
• 2.3 小结
• 20₂作用下的反应'>第3章 纤维素及葡萄糖在碱性 H₂0₂作用下的反应
• 3.1 实验原料与方法
• 3.1.1 实验原料
• 3.1.2 实验设备
• 3.1.3 实验方法
• 3.2 结果与讨论
• 20₂ 漂白后葡萄糖醛酸的产生'>3.2.1 纤维素模型物碱性H₂0₂漂白后葡萄糖醛酸的产生
• 20₂ 处理后的情况'>3.2.2 葡萄糖经碱性H₂0₂处理后的情况
• 3.2.3 纤维素在碱性过氧化氢漂白过程中的反应机理
• 3.3 小结
• 20₂漂白中糖醛酸的溶出机制'>第4章 杨木 CTMP 碱性 H₂0₂漂白中糖醛酸的溶出机制
• 4.1 实验原料与方法
• 4.1.1 实验原料与药品
• 4.1.2 实验设备
• 4.1.3 实验方法
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 碱度对糖醛酸溶出效果的影响
• 20₂ 用量对糖醛酸溶出效果的影响'>4.2.2 H₂0₂用量对糖醛酸溶出效果的影响
• 4.2.3 浆浓对糖醛酸溶出效果的影响
• 4.2.4 漂白温度对糖醛酸溶出效果的影响
• 4.2.5 漂白时间对糖醛酸溶出效果的影响
• 4.2.6 正交实验分析
• 4.3 小结
• 第5章 糖醛酸对纸浆性能的影响
• 5.1 实验原料与方法
• 5.1.1 实验原料与药品
• 5.1.2 实验设备
• 5.1.3 实验方法
• 5.2 实验结果与讨论
• 5.2.1 糖醛酸对纸张松厚度的影响
• 5.2.2 糖醛酸对纸张裂断长的影响
• 5.2.3 糖醛酸对纸张撕裂度的影响
• 5.2.4 糖醛酸对纸张耐破度的影响
• 5.3 小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 论文主要结论
• 6.2 本论文创新之处
• 6.3 需要进一步研究工作
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文