巴西甘蔗渣烧碱_蒽醌法蒸煮机理的研究

・论文与综述・巴西甘蔗渣烧碱Ο蒽醌法蒸煮机理的研究曹云峰1、2,张风山2,宜勇刚1,李忠正1,李建华2(1.南京林业大学,江苏南京210037;2.华泰集团有限公司,山东广饶257335)[摘　要]　对巴西甘蔗渣原料主要成分和烧碱Ο蒽醌法蒸煮机理进行了研究。

结果表明:巴西甘蔗渣与中国甘蔗渣相比,其克拉森木素含量低,而综纤维素的含量高。

巴西甘蔗渣烧碱Ο蒽醌法脱木素的阶段性可分为大量脱木素、补充脱木素和残余脱木素三个阶段:即蒸煮温度升至100℃时,为大量脱木素阶段,木素脱除69.44%;当蒸煮温度从100℃升至160℃,此阶段为补充脱木素阶段,此阶段脱除24.18%的木素;在160℃保温150min期间为残余脱木素阶段,此阶段脱除3.38%的木素。

[关键词]　甘蔗渣;烧碱Ο蒽醌法蒸煮;脱木素 据文献资料[1～4]报道,甘蔗源于印度,并于唐朝贞观年间传入我国,以后又相继传到其它热带、亚热带国家和地区。

我国南方的广东、广西、福建、四川和台湾等省、自治区有较丰富的甘蔗渣资源。

随着造纸工业的飞速发展,木材纤维原料的供应日益短缺,除大力发展造林和木材综合利用外,充分利用非木材原料是发展造纸工业的重要途径。

甘蔗渣是一种重要的非木材造纸原料,其来源丰富,原料集中,处理方便,适宜生产很多品种的纸和纸板,越来越受到国内外造纸界的重视。

很多国家包括木材资源丰富的美国及一些缺少木材的国家如秘鲁、古巴、墨西哥、印度、阿根廷等都在研究利用本国甘蔗渣资源制浆造纸。

甘蔗渣是我国重要的制浆造纸纤维原料,我国的蔗渣浆产量约占世界蔗渣浆总产量的15%。

而巴西盛产甘蔗,制糖后有大量的甘蔗渣,其主要用于燃烧发电,仍有大量的甘蔗渣仍未被利用,在全球制浆造纸原料严重短缺的情况下,有必要开发利用其进行制浆造纸,为其综合利用提供一条新的途径。

1　原料与试验方法1.1　原料本实验采用的甘蔗渣原料来自巴西,由巴中商贸协会(上海)提供。

1.2　实验方法1.2.1　甘蔗渣主要化学成分分析甘蔗渣的主要化学成分分析按文献[5]中的方法进行分析。

1.2.2　蒸煮甘蔗渣分别与化学药品混合均匀后,在8×1.25L 回转甘油浴加热蒸煮器中进行蒸煮。

1.2.3　卡伯值的测定收稿日期:2006-01-04作者简介:曹云峰,男,副教授,博士,主要从事制浆造纸科学与工程研究。

根据Tappiμm236标准[6]进行分析。

1.2.4　残碱的测定根据文献[7]中的标准进行测定。

2　结果与讨论2.1　原料分析为了较好地制定巴西甘蔗渣的制浆工艺,对其进行了主要成分分析,同时将巴西甘蔗渣的主要成分与中国甘蔗渣[8～10]的主要成分进行对比,结果见表1。

表1　甘蔗渣原料的主要化学成分含量 %原料来源苯Ο醇抽出物克拉森木素综纤维素聚戊糖灰分巴西 2.4219.8981.1531.96 1.59中国 1.9222.6973.88/ 1.51 巴西甘蔗渣与中国甘蔗渣原料相比,灰份接近,苯Ο醇抽出物高0.5%,综纤维素含量高7.27%,克拉森木素含量低2.80%。

由于巴西甘蔗渣原料的克拉森木素含量低,而综纤维素的含量高,所以更适合制浆。

2.2　甘蔗渣烧碱Ο蒽醌法蒸煮机理的研究根据原料分析及参考国内文献资料[8～13],确定巴西甘蔗渣烧碱Ο蒽醌法制浆工艺条件,液比1∶6,蒽醌加入量0.05%,用碱量20%(NaO H计),最高温度160℃,升温曲线见图1,蒸煮过程中木素和得率的变化趋势见图2、图3。

由图1和图2可知,当蒸煮时间为90min时,蒸煮温度达到100℃,浆料中克拉森木素的含量从19.89%降至5.81%,酸溶木素的含量从1.21%降至0.61%,而总木素的含量从21.01%降至6.42%,其总木素的脱除率为69.44%;当蒸煮时间至155min时,达到蒸煮最高温度160℃,浆料中克拉森木素的含量为1.07%,酸溶木素的含量为0.27%,总木素的含量为1.34%,总木素的脱除率为93.62%;当蒸煮时间至305min时,即在160℃保温150min,浆料中克拉森木素的含量为0.45%,酸溶木素的含量为0.18%,总木素的含量为0.63%,总木素的脱除率为97.00%。

因—7—巴西甘蔗渣烧碱Ο蒽醌法蒸煮机理的研究此,巴西甘蔗渣烧碱Ο蒽醌法蒸煮脱木素可分为三个阶段,即从室温升至100℃时的大量脱木素阶段,从100℃升至160℃时的补充脱木素阶段和160℃保温期间的残余脱木素阶段。

三个阶段分别脱除69.44%、24.18%和3.38%的木素。

图1　蒸煮升温曲线 图2　原料在蒸煮过程中的木素变化 图3　纸浆得率和黑液残碱的变化 由图1和图3得知,从室温升至100℃时的大量脱木素阶段,浆料的得率为69.4%,得率下降30.6%,黑液中的残碱为16.49g/L ,碱的消耗为50.53%;当温度从100℃升至160℃时的补充脱木素阶段,此阶段得率下降了19.3%,碱耗为10.83%,此时浆料的得率为50.1%,黑液中的残碱为12.88g/L ;在160℃保温期间的残余脱木素阶段,此阶段得率下降了5.6%,碱耗为18.24%,此时浆料的得率为44.5%,黑液中的残碱为6.80g/L 。

3　结论通过对巴西甘蔗渣主要成分的分析,发现巴西甘蔗渣原料的克拉森木素含量低,而综纤维素的含量高,故其更适合制浆造纸。

巴西甘蔗渣烧碱Ο蒽醌法蒸煮脱木素可分为三个阶段,即从室温升至100℃时的大量脱木素阶段,从100℃升至160℃时的补充脱木素阶段和160℃保温期间的残余脱木素阶段。

三个阶段分别脱除69.44%、24.18%和3.38%的木素。

巴西甘蔗渣烧碱Ο蒽醌法蒸煮大量脱木素阶段,浆料的得率下降30.6%,碱的消耗为50.53%;补充脱木素阶段,浆料的得率下降了19.3%,碱耗为10.83%;残余脱木素阶段,得率下降5.6%,碱耗为18.24%,最终浆料的得率为44.5%,黑液中的残碱为6.80g/L 。

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