稻草亚硫酸氢镁法制浆性能的研究

论文摘要

本文通过对辽宁地区稻草原料的分析,并结合辽宁金城纸业的实际生产需要,研究稻草亚硫酸氢镁制浆的性能。通过单因素实验,筛选出稻草亚硫酸氢镁蒸煮过程中的主要的影响因子,并对比了稻草烧碱法与亚硫酸氢镁法制浆,总结了烧碱法与亚硫酸氢镁法制浆各自的优缺点。通过对稻草亚硫酸氢镁蒸煮反应动力学的研究,得出稻草蒸煮反应速率常数随温度变化的曲线,最后通过正交实验,得出稻草亚硫酸氢镁法最佳的蒸煮方案。稻草的纤维短而细,纤维的组织结构决定其浆中不定形的细小细胞较多,非纤维细胞含量很大,尤以细碎不整的薄壁细胞最多。亚硫酸氢镁法稻草浆较之碱法稻草浆的得率较高,而亚硫酸氢镁稻草浆的灰分、硅含量比碱法稻草浆的要高,苯醇和热水抽出物也高于碱法稻草浆。碱法稻草浆中的聚戊糖含量要高于亚硫酸氢镁法稻草浆。而通过比较两者的高锰酸钾值及其克拉森木素含量,再通过紫外测定酸溶木素的含量得出,亚硫酸氢镁法稻草浆的高锰酸钾值及木素总含量要高于烧碱法稻草浆。木素含量高是否还与蒸煮过程木素的缩合有关,有待进一步蒸煮历程研究。通过对稻草亚硫酸氢镁法蒸煮反应动力学的研究,得出反应速率常数在100℃～145℃时,反应速率常数变化不大,在145℃～160℃时,反应速率常数迅速增加,得出蒸煮脱木素的有效温度范围为145℃～160℃。研究结果表明,稻草的亚硫酸氢镁法的蒸煮最佳条件是A3B2C2D2的条件,即设置稻草亚硫酸氢镁法的蒸煮总酸浓度在3.4%,蒸煮的最高温度为155℃,蒸煮的升温时间为100min,蒸煮的保温时间控制在90min。蒸煮性能分析:K值15.93;得率45.57%;聚戊糖8.21%;苯醇抽提物2.34%;木质素含量1.46%;漂白纸浆的拉力23.55N/15mm;纸张的ISO白度值为78.38%。所得纸浆中,聚戊糖含量的保留使制浆保留一定的强度,且有效的除去了一些易溶于苯醇的有机物质对纸张的干扰,而且K值的下降使纸浆中的木质素含量进一步降低,使纸张的白度得到进一步改善。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.1.1 亚硫酸氢镁蒸煮的起源
• 1.1.2 亚硫酸氢镁蒸煮的发展
• 1.2 亚硫酸氢镁蒸煮的特点
• 1.2.1 亚硫酸氢镁蒸煮的点
• 1.2.2 亚硫酸氢镁蒸煮浆料与蒸煮废液的特点
• 1.3 稻草亚硫酸氢镁制浆性能的研究目的
• 1.3.1 辽宁金城地区造纸原料的特点
• 1.3.2 稻草在制浆造纸工业中的可持续发展
• 1.4 亚硫酸氢镁制浆的应用现状及发展趋势
• 1.4.1 亚硫酸氢镁制浆的应用现状
• 1.4.2 亚硫酸氢镁制浆的发展趋势
• 1.4.2.1 亚硫酸氢镁制浆蒸煮时间
• 1.4.2.2 亚硫酸氢镁的制浆成本
• 1.4.2.3 亚硫酸氢镁的制浆特点
• 1.5 本课题的选题意义及创新点
• 第二章 芦苇、稻草原料的对比分析及其制浆对比分析
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 实验原料，试剂及仪器
• 2.1.2 分析试样的制备
• 2.1.3 原料及浆料的分析内容
• 2.2 实验结果与讨论
• 2.2.1 稻草和芦苇原料的对比分析
• 2.2.2 稻草和芦苇制浆性能的对比分析
• 2.2.2.1 稻草和芦苇在相同条件下的制浆性能的对比
• 2.2.2.2 稻草和芦苇制浆过程中的相互影响
• 2.3 稻草原料各部分成分分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 稻草亚硫酸氢镁制浆性能影响因子的研究
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 实验仪器，药品和原料
• 3.1.1.1 仪器
• 3.1.1.2 原料和药品
• 3.1.2 实验操作及检测方法
• 3.1.2.1 蒸煮稻草原料的处理
• 3.1.2.2 亚硫酸氢镁蒸煮
• 3.1.2.3 蒸煮后浆料的处理
• 3.1.2.4 浆料的K 值测定
• 3.1.2.5 浆料的漂白
• 3.1.2.6 纸张的抄取
• 3.1.2.7 纸张的白度的测定
• 3.1.3 实验的相关概念
• 3.2 实验结果与讨论
• 3.2.1 液比和用酸两对稻草亚硫酸氢镁浆的性能的影响
• 3.2.1.1 用酸量一定，液比分梯次对浆料性能的影响
• 3.2.1.2 液比分梯次，改变用酸量对浆料性能的影响
• 3.2.2 液比一定，改变总酸浓度对制浆性能的影响
• 3.2.3 稻草茎秆和叶亚硫酸氢镁制浆性能的对比
• 3.2.4 中保和预浸对稻草亚硫酸氢镁制浆性能的影响
• 3.3 本章小结
• 第四章 稻草亚硫酸氢镁蒸煮动力学的研究
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 实验仪器、原料和药品
• 4.1.1.1 仪器
• 4.1.1.2 药品和原料
• 4.1.2 实验操作及检测方法
• 4.1.2.1 蒸煮曲线规划原理
• 4.1.2.2 蒸煮曲线规划
• 4.1.2.3 残酸的检测
• 4.1.2.4 浆料的木素的检测
• 4.1.2.5 浆料的酸溶木素的检测
• 4.2 实验结果与讨论
• 4.2.1 反应速率常数的计算
• 4.2.2 数据分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 稻草亚硫酸氢镁正交实验分析
• 5.1 实验部分
• 5.1.1 实验原料，仪器和药品
• 5.1.1.1 实验原料和药品
• 5.1.1.2 实验仪器
• 5.1.2 实验设计
• 5.1.2.1 工厂蒸煮曲线
• 5.1.2.2 正交试验的设计
• 5.1.3 检测指标与方法
• 5.1.3.1 浆料的K 值的测定
• 5.1.3.2 浆料的聚戊糖的测定
• 5.1.3.3 浆料的苯醇抽提物的测定
• 5.1.3.4 浆料的克拉森木素含量的测定
• 5.1.3.5 浆料的酸溶木素的测定
• 5.1.3.6 浆料的漂白
• 5.1.3.7 纸张的抄取
• 5.1.3.8 白度的测定
• 5.2 实验结果与讨论
• 5.2.1 正交实验结果分析
• 5.2.1.1 正交实验结果极差分析
• 5.2.1.2 总酸浓度对制浆结果的影响
• 5.2.1.3 蒸煮温度对制浆结果的影响
• 5.2.1.4 升温时间对制浆结果的影响
• 5.2.1.5 保温时间对制浆结果的影响
• 5.2.2 正交实验结论
• 5.3 本章小结
• 第六章 稻草亚硫酸氢镁法和烧碱法制浆对比
• 6.1 实验部分
• 6.1.1 实验仪器，原料及药品
• 6.1.1.1 实验原料及药品
• 6.1.1.2 实验仪器
• 6.1.2 实验设计
• 6.1.2.1 蒸煮曲线
• 6.1.2.2 蒸煮条件
• 6.1.3 结果检测
• 6.1.3.1 纤维素的测定
• 6.1.3.2 聚戊糖的测定
• 6.1.3.3 苯醇抽提物的测定
• 6.1.3.4 克拉森木素的测定
• 6.1.3.5 灰分的测定
• 6.1.3.6 酸溶木素的测定
• 6.1.3.7 酸不溶灰分的测定
• 6.2 实验结果与讨论
• 6.2.1 稻草碱法和酸法浆的分析指标对比
• 6.2.2 稻草碱法和酸法浆的指标分析
• 6.3 本章小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录一 攻读硕士学位期间参与的科研及发表的文章