碱性果胶酶结合化学助剂控制高得率浆中DCS的研究

论文摘要

近年来,高得率浆（主要包括BCTMP、APMP、PRC-APMP）在造纸工业中发挥着越来越重要的作用。然而,在其制浆和漂白过程中各种木材成分会释放到浆水体系中,这些成分包括亲水性的抽出物、果胶酸、木素类物质、溶解的半纤维素等,它们通常被称为溶解与胶体物质（DCS）。随着白水循环回用技术的不断发展,在生产过程中这些溶解物及胶体物会在白水系统中积累增浓,这对纸机运行及最终纸品质量造成了不利影响。因此,开发一些实用的方法以控制白水中的溶解与胶体物质对造纸工业具有重要意义。果胶酶能够降解DCS中的果胶物质,利用果胶酶处理浆料悬浮液,可以降低其阳离子需求,化学助剂的加入能够使得DCS失稳,有效地降低白水中的溶解和胶体物质。本文研究以杨木APMP和杨木BCTMP为原料,采用果胶酶和化学助剂结合的方法控制浆料悬浮液中的DCS。采用碱性果胶酶处理杨木BCTMP和杨木APMP浆料悬浮液的研究中,主要通过分析处理的效果,揭示碱性果胶酶降解果胶类物质的规律以及对浆料悬浮液性质的影响,特别是对阳离子需求量（CD）的影响。采用碱性果胶酶结合化学助剂处理杨木BCTMP浆料悬浮液,当酶用量为1U/g绝干浆、Talc加入量为5%、HCS加入量为0.5%、CPAM加入量为0.01%时,采用先加酶再加化学助剂的添加顺序,阳离子需求量下降42.59%；采用相反的添加顺序,阳离子需求量下降49.23%。采用碱性果胶酶结合化学助剂处理杨木APMP浆料悬浮液,当酶用量为1U/g绝干浆、Talc加入量为3%、HCS加入量为0.5%、CPAM加入量为0.01%时,采用先加酶再加化学助剂的添加顺序,CD值下降52.00%；采用相反的添加顺序, CD值下降55.79%。最后本研究对酶和化学助剂的工业化应用进行了成本估算,碱性果胶酶和化学助剂的应用成本大约为80元,具有较好的工业应用前景

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 我国造纸原料发展现状
• 1.2 造纸白水封闭循环及中阴离子垃圾的来源与影响
• 1.2.1 白水封闭循环
• 1.2.2 白水中阴离子垃圾来源
• 1.2.3 白水中阴离子垃圾的影响
• 1.3 高得率浆DCS成分的测定
• 1.3.1 DCS、CS和DS的测定
• 1.3.2 粒径分布和浊度的测定
• 1.3.3 CD（电荷需求量）、Zeta电位和电导率的测定
• 1.4 白水回用技术及DCS控制技术
• 1.4.1 白水回用技术
• 1.4.2 DCS的控制技术
• 1.5 生物酶的特性及其在造纸白水中的应用
• 1.5.1 酶的特性
• 1.5.2 酶作为生物催化和降解剂的特点
• 1.5.3 果胶酶及其在造纸白水中的应用
• 1.6 滑石粉的性质和作用
• 1.6.1 滑石粉的性质
• 1.6.2 滑石粉在造纸工业中的应用
• 1.7 高取代度阳离子淀粉的特性及其作用
• 1.8 CPAM在造纸白水中的应用
• 1.9 气相色谱-质谱联用（GC—MS）技术
• 1.9.1 气相色谱-质谱联用（GC—MS）技术简介
• 1.9.2 气相色谱-质谱联用在造纸行业中的应用
• 1.10 研究内容、目的和意义
• 1.10.1 研究内容
• 1.10.2 研究目的和意义
• 1.10.3 课题来源
• 2 材料与方法
• 2.1 实验原材料与实验设备
• 2.1.1 实验原料
• 2.1.2 主要仪器设备
• 2.1.3 主要实验药品及试剂
• 2.1.4 溶液的配制
• 2.2 分析及测定方法
• 2.2.1 碱性果胶酶活力测定方法
• 2.2.2 模拟白水性质的测定
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 浆料悬浮液的制备
• 2.3.2 白水、DCS水和DS水的制备
• 2.3.3 果胶酶处理浆料悬浮液
• 2.3.4 化学助剂处理浆料悬浮液
• 2.3.5 果胶酶结合化学助剂处理浆料悬浮液
• 3 结果与讨论
• 3.1 杨木BCTMP浆料白水中DCS的特性分析
• 3.1.1 循环白水对DCS的影响
• 3.1.2 循环白水中粒子的粒度分布
• 3.2 碱性果胶酶结合化学助剂控制杨木BCTMP浆料中DCS的研究
• 3.2.1 碱性果胶酶用量对杨木BCTMP浆料悬浮液处理效果的影响
• 3.2.2 碱性果胶酶处理对DCS粒径的影响
• 3.2.3 单元化学助剂控制浆料悬浮液中的DCS
• 3.2.4 碱性果胶酶结合单元化学助剂控制杨木BCTMP浆料中的DCS
• 3.2.5 三元化学助剂控制浆料悬浮液中的DCS
• 3.2.6 碱性果胶酶结合三元化学助剂控制杨木BCTMP浆料中的DCS
• 3.2.7 碱性果胶酶与化学助剂最佳组配控制浆料悬浮液中DCS的效果
• 3.3 碱性果胶酶结合化学助剂控制杨木APMP浆料中DCS的研究
• 3.3.1 碱性果胶酶控制杨木APMP浆料中的DCS
• 3.3.2 化学助剂控制杨木APMP浆料中的DCS
• 3.3.3 碱性果胶酶与三元化学助剂结合控制杨木APMP浆料中的DCS
• 3.3.4 不同方法处理杨木APMP浆料悬浮液效果的比较
• 3.3.5 碱性果胶酶和化学助剂处理杨木APMP浆料悬浮液的GC-MS分析
• 3.4 工艺成本核算
• 3.4.1 控制APMP浆料悬浮液中DCS的成本核算
• 3.4.2 阴离子垃圾固着剂成本比较
• 4 结论
• 4.1 果胶酶与化学助剂结合处理杨木BCTMP浆料悬浮液的研究
• 4.2 果胶酶与化学助剂结合处理杨木APMP浆料悬浮液的研究
• 4.3 控制APMP浆料悬浮液中DCS的成本核算
• 4.4 本研究创新之处
• 5 展望
• 6 参考文献
• 7 攻读硕士学位期间发表的论文
• 8 致谢