韧皮纤维制浆过程中果胶物质的脱除行为及其影响研究

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:aiyi23_2008
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果胶物质是构成植物细胞的重要组成成分,主要存在于植物细胞胞间层和初生壁中。作为细胞间的粘结物质,果胶物质使纤维之间相互连接,形成整体。为了获取分离的纤维,制浆时需将果胶物质脱除,使纤维间结构松散。韧皮类纤维具有强度大,韧性好等特点,是极具发展前景的植物纤维。然而用于制取韧皮纤维的原料中通常含有大量的果胶物质,因此制浆过程中果胶物质的脱除程度是影响纸浆质量的关键因素之一:若制浆条件过于温和,会导致果胶物质脱除不完全,纤维束无法完全解离,影响成浆质量进而影响纸页性能;若过度提高蒸煮温度、增加用碱量或延长蒸煮时间,则会造成纸浆得率下降及纤维损伤。因此,明确果胶物质的脱除历程十分必要,这有助于实现在尽可能多的保留纤维素的前提下脱除果胶物质。本论文通过对韧皮纤维碱法制浆过程中果胶物质的脱除历程进行研究,建立了果胶物质脱除的经验模型,为蒸煮终点的判断提供了理论基础。同时,探讨了果胶物质含量对打浆过程及纸浆性能的影响,建立了一种快速准确测定果胶物质含量的新方法。这对于韧皮纤维蒸煮工艺的优化,纸浆质量的提高及资源节约都具有重要意义。本论文的主要研究内容及结果如下:建立了一种新的快速、准确测定果胶物质含量的方法。首先对果胶物质的提取工艺进行了优化,采用超声波辅助草酸铵法抽提原料中的果胶物质,节约了药品用量,缩短了提取时间,提高了抽提效率。同时,以铜离子与果胶物质反应生成果胶酸铜为基础,利用分光光度计测定反应前后铜离子的含量变化,计算得到果胶物质含量,建立起一种快速、准确测定果胶物质含量的新方法。该方法操作简单,可靠有效,其回收率在96.04%~98.39%之间,重复性实验的相对标准偏差为2.09%,可广泛应用于果胶物质的含量测定。以构皮为原料,对其碱法制浆过程中果胶物质的脱除历程进行了研究。结果发现,果胶物质的脱除过程可分为果胶物质大量脱除阶段和残余果胶物质脱除阶段。同时,探究了蒸煮过程中几种主要的工艺参数对果胶物质脱除率的影响,并根据果胶物质脱除率与蒸煮时间、升温速率和用碱量之间的关系,建立了描述碱法制浆过程中果胶物质脱除的经验模型:X=(0.5979vt–7.2185)[OH-]0.2333,该模型的预测值与实测值之间有良好的线性关系,相关系数R~2为0.960。这说明该模型可对构皮碱法制浆过程中果胶物质的脱除情况进行较好的预测。探究了果胶物质含量对打浆过程及纸页性能的影响。结果表明,打浆过程中果胶物质的溶出可分为果胶物质快速溶出和缓慢溶出两个阶段。在本实验中,果胶物质含量不同的纸浆打浆度变化趋势略有不同,随着打浆转数的增加,高果胶物质含量的纸浆打浆度波动较大,低果胶物质含量的纸浆打浆度平稳上升。对果胶物质含量与纸页性能之间的关系进行了探究,结果表明,果胶物质的脱除对纸浆洁净度的提高有积极影响,果胶物质含量越低的纸浆,其尘埃度越低,白度越高。同时,本实验条件下,果胶物质含量越低的纸浆,其纸页的抗张指数和耐破指数也越高。
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