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乙醇法制浆主要依靠乙醇对木素的溶解扩散而达到脱木素的目的,是现阶段最有希望工业化的有机溶剂制浆技术之一,具有良好的发展前景。但是,乙醇浆高的卡伯值可能会引起废水负荷的增加。洗涤是继蒸煮之后,漂白之前唯一可降低纸浆卡伯值的工段。因此有必要对蒸煮后的洗涤工艺进行研究,以降低纸浆卡伯值。
实验以麦草为原料,讨论了乙醇浓度、洗涤温度、液比、洗涤段数、洗涤时间和洗涤压力对乙醇浆洗涤效果的影响,通过比较纸浆卡伯值、纸浆强度、得率,确定了最佳的热置换洗涤工艺,对热置换洗涤乙醇浆与快速冷却乙醇浆进行比较,同时对热置换乙醇浆性能进行了评价,并与NaOH-AQ比较进行了比较,最后利用氧脱木素对乙醇浆漂白性能进行研究,从理论上分析了自催化乙醇制浆及热置换洗涤法的特异性。
研究结果表明:
实验确定的最佳热置换洗涤条件为:不加蒸煮黑液洗涤(每段尽量挤出黑液),乙醇浓度70%,液比1:30,每段洗涤时间30min,洗涤温度145℃,洗涤3段。基于热置换洗涤工艺基础上对麦草乙醇浆蒸煮工艺的分析,得到的蒸煮工艺为:液比1:8、温度195℃、乙醇浓度55%、保温时间1h。
经过快速冷却洗涤的乙醇浆卡伯值,明显高于热置换洗涤后的纸浆卡伯值,且纸浆强度较差。纤维表面的电镜观察证实,快速冷却洗涤后的乙醇浆表面含有较多的木素颗粒,而热置换洗涤乙醇浆,纤维表面较干净。
乙醇浆筛分各组分的卡伯值均比NaOH-AQ浆高,同时,两种浆各组分的卡伯值,均随筛分目数的增加而增大,但乙醇浆各组分卡伯值较均匀。FQA检测结果说明:乙醇浆纤维平均长度比NaOH-AQ浆纤维小,但是乙醇浆的纤维卷曲、纤维扭结以及纤维粗度均比NaOH-AQ浆大,这有利于乙醇浆纸浆强度(裂断长和耐破指数)的增大。
乙醇浆、桉木.麦草混合浆以及NaOH-AQ浆氧脱木素后,NaOH-AQ浆卡伯值最小,其次是乙醇桉木浆,桉木-麦草混合浆卡伯值最高。而氧脱木素后的桉木.麦草混合浆卡伯值基本相同。就卡伯值的降低率而言,桉木-麦草混合浆的卡伯值降低率最大,其次是乙醇浆,NaOH-AQ浆的卡伯值降低率最小,而氧脱木素后乙醇浆的白度增加率最低,在卡伯值下降如此大的情况下,它的白度增加率最小,这是一个与传统化学浆不同的问题。氧脱木素后乙醇浆裂断长和耐破指数最好,NaOH-AQ浆和桉木.麦草混合浆次之,桉木浆强度最差。经过氧碱脱木素后,纸浆强度均有所下降。
本课题的创新之处在于:1.首次全面系统地研究了麦草乙醇浆热置换洗涤工艺,研究结果对于进一步降低麦草乙醇浆卡伯值具有一定的指导意义;2.在实验中采用FQA对热置换洗涤后乙醇浆不同组分的纤维形态参数进行检测,提出乙醇浆强度好的可能原因;3.首次在乙醇浆的氧脱木素研究中证明了:低卡伯值乙醇浆氧脱木素的可行性。