论文部分内容阅读
资源和环境问题是人类当前面临的最主要的挑战。使用无污染或少污染的制浆方法充分利用现有的非木材纤维资源,对于缓解我国对木材资源的需求压力有着特殊的意义。蔗渣是甘蔗榨糖后的废弃纤维资源,在我国的制浆造纸工业中占有重要地位。按照节能、清洁生产的理念,借助于生物技术进行蔗渣的预处理,组入新型的、环境友好的氧碱制浆技术进行蔗渣的制浆,从蔗渣低温氧碱制浆、湿法堆存及生物预处理蔗渣低温氧碱制浆工艺三个不同的层面展开较为系统的研究,并取得了重要的突破,为其的工业化应用提供了理论基础。1)通过对蔗渣低温氧碱制浆工艺的探索,得到的最佳工艺条件为:蒸煮温度100℃;保温时间180 min;用碱量23%;浆浓12%;MgSO4 0.5%;保护剂AOA-1 0.5%;初始氧压0.6 MPa。相应成浆结果为:细浆得率60.93%,筛渣率0.51%,Kappa值14.0,粘度766 dm3/kg,自度63.7%SBD。2)通过对工厂蔗渣湿法堆存的实验室模拟实验,并对过程中蔗渣主要化学成分、生物作用特性等方面进行了跟踪检测,将不同处理周期的蔗渣原料进行了低温氧碱制浆评价。研究结果表明,在湿法堆存过程中存在着生物因素的影响,14—20天是转折期;在整个堆存过程中综纤维素、硝酸—乙醇纤维素含量呈先上升后下降的趋势,在14天左右时达到峰值;木素含量基本呈上升趋势,且在14天后上升幅度较大。使用1)中工艺参数对堆存蔗渣氧碱制浆,堆存14天的蔗渣原料获得最佳结果,1#堆存14天上层蔗渣蒸煮结果为:细浆得率65.15%,筛渣率0.28%,Kappa值13.3,粘度796 dm3/kg,白度61.7%;下层结果为:细浆得率64.65%,筛渣率0.17%,Kappa值14.4,粘度832 dm3/kg,白度62.6%。2#堆存14天上层蔗渣蒸煮结果为:细浆得率65.52%,筛渣率1.86%,Kappa值15.2,粘度823 dm3/kg,白度60.6%:下层结果为:细浆得率64.15%,筛渣率1.56%,Kappa值14.0,粘度831 dm3/kg,白度61.6%。3#堆存14天上层蔗渣蒸煮结果为:细浆得率63.24%,筛渣率0.93%,Kappa值14.5,粘度829 dm3/kg,白度60.9%;下层结果为:细浆得率65.33%,筛渣率0.58%,Kappa值14.5,粘度840 dm3/kg,白度64.3%。3)通过对不同条件下白腐菌Gr-04预处理蔗渣原料100℃低温氧碱制浆性能的比较,可以得到在预处理35天时对原料中木素的降解程度最高,相应氧碱制浆的脱木素选择性值最好,为5.61。其成浆各项主要指标为:细浆得率60.57%,筛渣率0.47%,Kappa值10.8,粘度602 dm3/kg:在温度降至95℃的情况下,氧碱制浆仍取得了成功,相应的成浆性质为:细浆得率60.66%,筛渣率0.10%,Kappa值11.4,粘度634 dm3/kg。4)对不同的具有代表性蔗渣原料及其氧碱浆样中残余木素,分别进行了FT-IR、1H-NMR、13C-NMR、GPC测试分析。结果表明,堆存预处理和生物预处理对原料木素都有一定程度的降解作用,生物预处理方式对木素降解程度较大:在低温氧碱制浆过程中,原料木素的紫丁香基（S）单元和对—羟苯基（H）单元较愈创木基（G）单元更易溶出。为阐述低温氧碱制浆的脱木素机理及制定更为合理的制浆工艺提供理论基础。