四种竹材的物化及制浆性能的研究毕业论文_化学工程与工艺毕业论文

四种竹材的物化及制浆性能的研究毕业论文

2021-04-27更新

摘 要

到目前为止,醋酸纤维素的主要原料还是高级木溶浆,在我国由于森林资源不足,这些高级木浆还全部依赖进口,很大程度上限制了我国醋酸纤维工业的发展。因此,开发利用非木纤维原料不仅可以缓解林作物资源对环境造成的污染问题,而且对各国工业的发展具有重大的战略意义。

本文主要研究了壮绿竹、龙竹、青皮竹、吊丝竹的物化及制浆性能。采用显微镜法测定了四种竹材纤维的长宽度,结果表明:四种竹材的纤维平均长度均超过1.5mm,长宽比均高于80。采用化学分析法测定了四种竹材纤维的化学组成,结果表明:龙竹、壮绿竹的纤维素含量比较高,分别为49.105%,49.550%,壮绿竹、龙竹、青皮竹、吊丝竹这四种竹材的木质素含量分别为18.95%、15.88%、16.055%和14.295%。因此,在四种竹材中,龙竹的纤维素含量比较高,而木质素含量较低。

采用预水解和碱法蒸煮工艺制备了四种竹浆,结果表明:壮绿竹、龙竹、青皮竹、吊丝竹的得率分别为24.7%、27.97%、14.58%、17.16%;卡伯值分别为18.68、19.44、18.45、19.25;聚合度分别为1437、1340、1290、1265。采用四段漂白工艺对四种竹浆进行漂白,结果表明:其聚合度均下降10%左右,白度均在86-88之间,R-10值分别为96.93%、98.40%、95.28%、96.89%。因此,龙竹竹浆的得率、卡伯值和R10值最高。

关键词:纤维素;物化性质;蒸煮;制浆;漂白

ABSTRACT

So far, the main raw material of cellulose acetate or senior wood dissolving pulp, caused by a lack of forest resources in our country, all these advanced wood pulp is rely on import, largely limits the development of China’s acetate fiber industry. Therefore, the development and utilization of non wood fiber raw material can not only alleviate crop resources to the environment pollution problem, Lin and of national industrial development has important strategic significance.

This paper mainly studied the flicker zhuang bamboo, bamboo Long Zhu, green husk, DiaoSiZhu materialized and pulping properties. Microscope method is used to determine the long width of four kinds of bamboo fiber, the results show that the average of four kinds of bamboo fiber are more than 1.5 mm in length, length-width ratio were higher than in 80, is suitable for papermaking raw materials. Four kinds of bamboo fiber is determined by chemical analysis method of chemical composition, the results show that the flicker Long Zhu, zhuang bamboo fiber content is higher, respectively was 49.105%, 49.550%, flicker zhuang bamboo bamboo, yunnan Long Zhu, green husk, DiaoSiZhu the lignin content of these four kinds of bamboo are 18.95%, 15.88%, 16.055% and 18.95% respectively, visible flicker zhuang bamboo cellulose content is the highest, lowest lignin content, is suitable for papermaking raw materials.

By alkaline hydrolysis and preparation for four kinds of bamboo pulp cooking process, the results show that the flicker zhuang bamboo, bamboo Long Zhu, green husk, DiaoSiZhu rate of 24.7%, 27.97%, 14.58% and 17.16% respectively, cobb value were 18.68, 19.44, 18.45, 19.25. Degree of polymerization, respectively 1437, 1340, 1290, 1340.

Using four bleaching process of four types of bamboo pulp bleaching, the results show that the degree of polymerization decreased about 10%, whiteness are between 86-88, R – 10 value were 96.93%, 98.40%, 95.28% and 98.40% respectively

Key words: Cellulose; Physical and chemical properties; Cooking; Pulping; bleaching

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

1 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2、竹材制浆 2

1.2.1 竹材制浆工艺 2

1.2.2 竹浆的蒸煮工艺 2

1.2.3 竹浆的漂白工艺 3

1.2.4 打浆 5

1.2.5 小结 5

1.3 研究目的及意义 5

1.3.1 研究目的 5

1.3.2 研究意义 6

2.竹材的物化性质的研究 7

2.1 实验原料 7

2.2 原料纤维形态的测定 7

2.3 原料化学成分的测定 7

2.4 结果与讨论 7

3.竹材蒸煮工艺的研究 9

3.1 实验原料、试剂及仪器 9

3.1.1 实验原料 9

3.1.2 实验试剂 9

3.1.3 实验仪器 9

3.2 实验方法 10

3.2.1 蒸煮预准备 10

3.2.2 蒸煮条件 10

3.3 分析方法 10

3.3.1 粗浆得率的测定 10

3.3.2 竹浆卡伯值测定 10

3.3.3 聚合度测定 11

3.4 结果与讨论 11

4 漂白工艺的研究 13

4.1 实验原料、试剂及仪器 13

4.1.1 漂白原料 13

4.1.2 漂白试剂 13

4.1.3 实验仪器 13

4.2 实验方法 14

4.2.1 漂白条件 14

4.2.2 漂白后浆片的抄片 14

4.3 分析方法 14

4.3.1 竹浆白度的测定 14

4.3.2 漂白后竹浆聚合度的测定 14

4.3.3 漂白后竹浆R-10的测定 15

4.4 结果与讨论 15

结 论 17

致 谢 18

参考文献 19

1 绪论

1.1研究背景

21世纪,随着能源危机的日益严重和可持续发展的提出,储存量丰富的可再生纤维素资源成为可被人类利用的理想绿色资源。纤维素不仅是地球上含量最为丰富的可再生资源,而且具有生物相容性,是一种环境友好的植物资源,所开发的纤维素功能产品在能源、材料、化工等领域有着广泛的应用。醋酸纤维素是人类最早发明的一种人造纤维,是纤维素衍生物中产量最大、用途最广的一种有机酸酯,特别是二醋酸纤维,它广泛应用于塑料、纺织、薄膜、香烟过滤嘴、涂料等方面。到目前为止,生产醋酸纤维素的主要原料还是高级木溶浆,在我国由于森林资源不足,这些高级木浆还全部依赖进口,很大程度上限制了我国醋酸纤维工业的发展[1]。纤维素的来源除了木材外还有非木纤维原料,竹纤维等禾草类植物资源就是其中很重要的一部分。但是,这些非木纤维素资源大部分都未被有效利用,从而浪费了宝贵的生物质资源。因此,开发利用这些非木纤维原料不仅可以缓解林作物资源对环境造成的污染问题,而且有重大的战略意义。

世界竹林主要分布在亚州东南季风区域。中国是世界竹类植物的起源和分布中心之一,竹资源最丰富的国家,被誉为“竹子王国”[2]。目前,我国竹资源分布状况,全国自然竹林面积约500多万公顷,每年可砍伐的毛竹达5亿~6亿根,年产各类中径竹材450多万吨,为我国工农业生产和文化事业的发展提供了大量的源料,其中毛竹林面积约占全国竹林总面积的60%,福建、湖南、江西、浙江四省的毛竹林面积约占全国毛竹林面积的80%。竹子属多年生单子叶禾本科植物,因其很好的生态适应性和生态保护性,故具有易种植、易生长的优点。竹材依据其加工产品分类主要有竹材人造板、竹工艺品、竹食品、造纸、竹材制品五大类。其中,竹材制品品种繁多、用途广,主要有农用制品、家具、生活日用品、建筑制品、文化用品、卫生用品和其它用品七大系列;竹材人造板按原料的单体形态区分有竹席、竹条、竹刨花、竹纤维、压碎竹条、竹平板等;竹食品则包括笋制品、竹荪、竹子饮料、竹保健食品及医药用品等。竹子属中长纤维原料,纤维素含量较高,而灰分较低,杂细胞含量仅为麦草、芦苇原料的46%,此外竹纤维细长交织力好,壁厚吸收性能好,表面均整,适宜干制造一些中高级薄页纸和半透明纸。因此,利用价廉可再生的竹材来制备高附加值的醋酸纤维素,不仅能缓解国内对高级木浆需求的紧张局面,促进醋酸纤维工业的发展,同时能带动国内竹类资源加工产业的发展。

1.2 竹材制浆

竹浆纤维是一种新型再生纤维素纤维,它是以竹子为原料,采用物理方法及多段漂白精制浆粕后进行抽丝加工而制得[15]。制浆是利用化学法或机械法或两者结合的方法使植物纤维原料离解变成本色纸浆(未漂浆)或进一步变成漂白纸浆的生产过程。目前竹浆生产工艺基本上一直都是按照木材制浆工艺路线进行,没有完全根据竹类纤维原料的特性及其客观规律来设计制浆流程和工艺方法[25][19]。对这种现状,我国的很多造纸研究单位,在竹材制浆方面做出了很多研究成果,为竹材制浆更好的发展,奠定了坚实的基础。

1.2.1 竹材制浆工艺

由竹材变成竹浆,工艺流程可以概括为:原料的制备、原料的处理、蒸煮工段、漂白工段、打浆。其种最重要的是蒸煮和漂白工段,这是获得高质量竹浆的先提条件。目前的竹材纸浆的研究领域,主要是不断的改进这两段工艺。而原料的制备和处理方面,也是不可忽略的部分。在生产实践中人们发现,竹节的纤维含量低,纤维长度较短,且杂质含量高,为后面的工段带来了一定问题,所以原料中竹髓及竹节含量尽可能地减少。此外,原料的水分也必须控制在一定范围,这样更有利于蒸煮过程中,溶剂的更好渗透[26]

1.2.2 竹浆的蒸煮工艺

硫酸盐法蒸煮工艺是主要的化学制浆方法。目前的竹浆制浆也都是采用这种制浆工艺 。根据所采用设备的不同,有间歇蒸煮和连续蒸煮两大类。连续蒸煮主要适用于年产10万吨乃至20万吨以上规模的工程.其设备费用较大,但自动化程度高、浆的质量更稳定、能源及化学品消耗更低[27]。尽管硫酸盐法蒸煮仍然是现在最主要的化学制浆方法,但蒸煮技术和传统的相比已经有了很大的变化。不管是连续蒸煮还是间歇蒸煮。都是朝着相同的目标发展,即更好的浆品质、更少的能耗、更低的Kappa值。在保证浆料强度的前题下,脱除更多的木素,得到较低的Kappa值浆料。有利于后续的漂白,也有利用减少制浆污染负荷的产生。

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