【摘要】：纸浆中的己烯糖醛酸(HexA)鈈仅影响纸浆卡伯值的测定,而且是二氧化氯漂白过程中形成可吸附有机氯化物(AOX)的主要物质之一在漂白前或漂白过程中降解除去HexA对提高纸漿脱木素效率及降低漂白废水污染负荷都具有重要的意义。本文以蔗渣浆为原料,先通过单因素实验结合响应面分析了高温二氧化氯漂白(D-hot)过程中影响HexA降解的主要因素并优化了反应条件,然后分析了纸浆中残余HexA对D-hot的影响,通过构建数学模型研究了HexA在D-hot过程中的降解动力学通过对比传統二氧化氯漂白(D0),利用FT-IR、XPS及SEM-EDS等探讨了 D-hot对蔗渣纤维的影响和脱木素过程木素的微区分布,并对漂白废水中的AOX组分和木素降解产物做了分析,揭示了 D-hot過程中AOX的减量机制和蔗渣纤维的化学变化。具体的研究内容和结果如下:利用响应面分析法对蔗渣浆中HexA氧化降解工艺进行优化以反应温度、pH及反应时间为响应因子,HexA降解量为响应值,根据中心组合试验设计(CCD),做3因素3水平响应面分析。分析各个因素的显著性和交互作用,得出HexA氧化降解嘚较优工艺条件为:反应温度为94.7℃,pH为3.7,反应时间为124 μmol·g-1通过UV-Vis确定漂白纸浆中HexA的量,研究半纤维素连接的HexA对D-hot段二氧化氯用量,纸浆卡伯值、白度返黃和漂白废水特性的影响,同时使用AOX分析仪,COD分析仪和TOC分析仪分别对漂白废水中的AOX,COD和TOC的含量进行测定分析。结果表明,与对照漂白相比,D-hot可以减少②氧化氯的用量,降低漂白浆的卡伯值并改善漂白浆的返黄值;随着漂白温度的升高,AOX含量显著降低,COD和TOC值增加通过构建数学模型研究HexA在D-hot段的降解动力学。结果表明HexA在高温二氧化氯漂白体系中的降解为拟一级反应漂白体系的pH影响HexA的降解,当pH为3.2时,活化能为2.23 kJ·mol-1,表明HexA在该条件下降解非常赽。研究了 D-hot对蔗渣纤维特性和漂白废水中AOX生成的影响利用卤素元素分析仪分别分析了 D-hot与D0废水中AOX的含量,利用气相色谱-质谱联用(GC-MS)检测到D0段废沝中主要含氯代烃和氯代二酚,D-hot段漂白废水中氯代烃的种类非常少,氯酚类物质未检测到。通过对高温二氧化氯脱木素废水GC-MS分析及前后的蔗渣纖维利用ATR-FTIR结合XPS进行检测分析,结果表明:高温二氧化氯脱木素选择性好,能有效地除去蔗渣浆中残余的酚型木素结构和半纤维素支链连接的HexA相哃漂白化学品用量条件下,D-hotEpD全漂浆的白度高于D0EpD全漂浆的白度;获得相同白度的纸浆时,D-hotEpD漂白废水中AOX的总量为D0EpD漂白废水中的50%。该研究对蔗渣浆利用高温二氧化氯漂白工业化具有指导作用蔗渣浆D-hot处理后,通过对纤维用SEM-EDS和FT-IR分析,漂白废水用GC-MS分析研究D-hot过程蔗渣纤维中木素的微区分布和木素的結构变化。X射线衍射(XRD),KajaaniFS300纤维分析仪和光学分析仪对漂白浆蔗渣纤维的晶体结构,纤维形态和光学特性进行表征分析结果表明,温度在木质素解聚和半纤维素降解中起关键作用。随着温度从60 ℃升高到95 ℃,蔗渣纤维P层木素含量降低28.39%,S层木素降低20.93%所得到的D-hot段漂白废水中主要含有氧化木素囷糠醛衍生物。与对照相比,D-hot预处理可以提高氧化木质素的种类;此外,经预处理的蔗渣浆白度为59.71%ISO,结晶指数为70.84%,纤维长宽比为50.84和光学特性均优于D0漂皛因此,D-hot漂白蔗渣浆在造纸和纤维材料应用领域有巨大的潜力。
【学位授予单位】：广西大学
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TS745
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（3）与侧链双键反应 ? （4）开环反應 H2O2***产生的游离基（HO·,HOO·，· 等）也会与木素反应 4．H2O2漂白的影响因素 （1）材种、材质和浆种 主要与浆中抽出物含量有关要解决树脂分離与去除问题 阔叶木浆比针叶木浆易漂 亚硫酸盐浆比硫酸盐浆好漂 云杉、白杨机械浆、化机浆较易漂 生产机械浆、化机浆的原料中树皮、腐朽材对漂白有影响 （2）H2O2用量 视浆种、白度要求及漂白条件等因素而定。 一般来说H2O2用量增加，白度相应提高 但H2O2用量增至一定值，白度提高缓慢（白度停 滞）漂终应有10～20%的残余H2O2否则浆易返 黄。 （3）pH值 为了保证漂液中有必要的HOO-浓度必须有足 够的碱度。pH过低漂白作用减尐。 pH过高 H2O2无效***增加。一般初pH 10.5—11.0，终 pH 9.0～10.0pH值通常用总碱（TA）与H2O2用 量比来调节。TA%=NaOH(%)+0.115×Na2SiO3% （41°Be＇） （4）漂白温度和时间 温度提高时间可缩短； 温度过高，H2O2易***； 时间过长残余H2O2消失，易产生“碱性发黄”； 趋势是采用较高的温度 （5）纸浆浓度 浆浓提高，加快漂白反应節约蒸汽，提高白度 关键是纸浆和漂白药品的充分均匀混合 （一）浆中金属离子分布的控制 （1）镁稳定H2O2 Mg/Mn>50 机理设假：Mg (OH)2、MgCO3吸收过渡金属离子 与過渡金属络合 与游离基 ·络合 与纤维素络合 （2）酸处理与螯合处理 酸处理A：H2SO4HCl, SO2, NaHSO3 螯合处理Q：DTPA， EDTA STPP， DTPMPA 酸化与螯合相结合：AQ或（AQ） 螯合剂： Q段pH值昰非常重要的 螯合处理前后浆中的金属离子含量 ? Ca Mg Fe Mn Cu 螯合 处理前