化学制浆过程中木质素溶出两种途径是什么
木材经化学处理使纤维解离并漂白制成纸浆的过程。
化学制浆主要工序和方法
制浆包括备料、蒸煮、洗涤筛选、漂白等4个工序。为了制得适于不同性质和强度要求的纸浆,需要除去纸浆中杂质的程度也不同。化学浆以脱木质素为手段达到制浆和漂白的目的。
蒸煮
根据药液pH值的不同,可分为碱法(硫酸盐法、烧碱法、碱性亚硫酸盐法)、中性盐法和酸法(酸性亚硫酸钠法、亚硫酸氢盐法)。其中,硫酸盐法是制浆的主要方法,其次是酸性亚硫酸盐法。
硫酸盐法制浆
以氢氧化钠和硫化钠作蒸煮药剂的制浆方法。在碱回收过程中可用廉价的硫酸钠作为补充药剂。硫酸盐法的优点是:对原料的适应性强,纸浆强度比亚硫酸盐法高,可用来制造各种强韧纸和纸板及薄型纸;蒸煮周期短,药品回收率高,废液回收技术成熟。缺点是纸浆色深暗,难漂白,不透明性差,纸浆得率低。制浆过程如下:
影响蒸煮过程的参数包括木材品种、木片规格和质量、活性碱用量、药液浓度、硫化度、温度和蒸煮时间。这些参数之间相互影响,互相制约。
硫酸盐法适用于各种针、阔叶树材和竹材。针叶树材木质素含量高,木材结构较紧密;硬阔叶树材比重较大,其蒸煮条件和蒸煮结果差别很大。蒸煮用活性碱量随材种及纸浆用途而异。一般阔叶树材制化学浆用碱量为13~20%(以氧化钠计),针叶树材为18~28%。活性碱系指药液中的氢氧化钠和硫化钠,通常皆折合成氧化钠计。蒸煮用药液的活性碱浓度(克/升)是决定蒸煮速度的重要因素。用碱量一定时,药液浓度受液比控制。液比应根据蒸煮方式、原料种类、纸浆的质量要求和蒸汽质量而定,一般为1∶3~4。
硫化钠可以加速木质素结构单元间醚键的断裂,加快其溶出速度,缩短蒸煮时间,提高纸浆得率和纸浆质量。蒸煮液中硫化钠含量(占活性碱的百分数)以硫化度表示。
(以Na2O计)
一般针叶树材硫化度为25%左右,阔叶树材为20%左右。
提高蒸煮温度可以加快蒸煮速度,缩短蒸煮周期,在其他蒸煮条件相同时,蒸煮温度越高,蒸煮速度越快,但温度过高则使纸浆得率降低,纸浆强度下降。木材蒸煮温度一般在170℃左右。蒸煮时间由升温时间和保温时间构成。升温时间长短与药液渗透有关,一般为1.5~2.5小时。在最高温度下的保温时间,与原料种类、用碱量、硫化度、碱浓度、蒸煮最高温度及纸浆种类有关。蒸煮温度与时间可用参数——H-因子来表示。H-因子是蒸煮相对反应速度常数对蒸煮时间的积分面积。其他蒸煮条件相同时,只要H-因子相同,则可得到相同木质素含量和得率的纸浆。蒸煮中常用H-因子来控制蒸煮终点。
蒸煮后的浆料,经黑液提取设备(常用真空洗浆系统)提取黑液。然后在多效真空蒸发器及直接蒸发器中将黑液蒸发至浓度为50~60%。浓缩黑液与芒硝混合,喷射至碱回收炉中燃烧,芒硝被还原为硫化钠。熔融物由炉底流出,其成分为碳酸钠和硫化钠,溶于水中称为绿液。碱回收炉燃烧产生的热量,由蒸汽锅炉回收。澄清后的绿液用石灰乳苛化,将碳酸钠转变为氢氧化钠,将生成的碳酸钙(白泥)沉淀后则得到白液(氢氧化钠和硫化钠),用于蒸煮。
亚硫酸盐法制浆
以亚硫酸氢盐和亚硫酸作蒸煮药剂的制浆方法。根据蒸煮液pH值不同,可分为酸性亚硫酸盐法、亚硫酸氢盐法、中性亚硫酸盐法和碱性亚硫酸盐法。狭义的亚硫酸盐法是指酸性亚硫酸盐法。
酸性亚硫酸盐法制得的纸浆色浅,易漂白,浆得率较高。针叶树材亚硫酸废液可以制造酒精、酵母、香兰素及其他粘合剂、水泥减水剂、石油钻井用泥浆减粘剂等。但对原料的适应性差,蒸煮时间长,需要耐酸设备;废液回收困难,污染问题不易解决。此法逐渐被硫酸盐法取代。采用可溶性盐基(如镁、铵、钠等)代替钙基解决废液回收问题;采用多级蒸煮以扩大原料品种的使用范围。酸性亚硫酸盐法制浆过程如下:
用亚硫酸与亚硫酸氢盐组成蒸煮液。其组成以总二氧化硫和化合二氧化硫及游离二氧化硫表示。药液向木片内部渗透,是亚硫酸盐蒸煮的重要过程,渗透温度为110℃左右。药液渗透不足,木片在蒸煮温度下将造成“黑煮”。影响蒸煮过程的因素,除药液浸透外,还有蒸煮温度、蒸煮液的浓度与组成、pH值、蒸煮剂盐基种类、蒸煮时间等。木材酸性亚硫酸盐蒸煮温度为140~150℃。
碱性亚硫酸盐法制浆
一种新的制浆法。蒸煮药剂用NaOH和Na2SO3,药液pH值为10~13。此法具有对原料适应性强、纸浆得率高、漂白性能好、未漂浆色浅、纸张强度好等优点。
用碱性亚硫酸盐法蒸煮松木时,总药品用量为17~21%(以Na2O计),亚硫酸化度80%(计算方法类同于硫酸盐法中硫化度的计算),蒸煮温度为175℃,蒸煮时间180分钟。在相同脱木质素率情况下纸浆得率比硫酸盐法高6~12%,打浆性能好,可节约打浆能耗50~70%。纸浆强度除撕裂度较硫酸盐浆稍低外,其他强度均与硫酸盐浆相似。该法的主要缺点是废液回收比较困难。
纸浆漂白
纸浆颜色主要是由于浆中有木质素存在。漂白过程主要是除去浆中的有色物质,消除其发色基团。漂白方法分两类:①以氧化性漂白剂破坏纸浆中的残余木质素,达到提高纸浆白度的目的,称脱木质素漂白,多用于化学浆;②以药剂改变有色物质发色基团的结构,使其脱色,称为保留木质素漂白,多用于高得率浆。
化学木浆的漂白采用多段漂白法,优点是漂白剂的消耗量少,白度高,对纤维强度的损伤小。最简单的多段漂白由氯化(C)、碱处理(E)、次氯酸盐漂白(H)等3段组成。随着漂白技术的发展,新漂白剂的出现,如,二氧化氯(D),过氧化氢(P),漂白段数有的已达到7~8段,其中包括多次氯化与碱处理,以及多种漂白剂的使用,如C—E—H—D—E—D等,使纸浆具有较高的稳定白度(90°以上)。纸浆氯化的目的是脱除浆中的残余木质素,为后阶段的漂白打下基础。浆料在浆氯混合器中直接与氯气混合,进行反应。硫酸盐纸浆,氯化耗氯量约为总耗氯量的60~70%,浆浓度为3%,在常温下反应时间1小时,最终pH值为2。氯化后的木质素,一部分溶于氯化阶段的水中,一部分则需溶于碱介质中。因此,氯化以后需设碱处理阶段。碱处理时纸浆浓度为10%,pH值在9~10以上,温度为60~70℃,时间约1~2小时。纸浆漂白使用的漂白剂有次氯酸盐和二氧化氯。①次氯酸盐:是最早使用的漂白剂。利用次氯酸盐的氧化作用,除去纸浆中的木质素和有色物质。漂白过程中,纤维素和半纤维素同时受到氧化作用,使纸浆的物理强度下降,并使纸浆返色。通过对pH值、温度、浆浓度、用氯量的控制,达到提高纸浆白度并尽量减少纤维素损伤的目的。提高漂白温度可以加快漂白过程,但会增加纤维素的氧化破坏,因此漂白温度不宜超过40℃。pH值是影响漂白过程的最重要因素,漂液的pH值不同,其组成与性质也不同,pH值9以上时,漂白剂以次氯酸盐为主;pH值4以下时,以氯为主;pH值4~6.5时,以次氯酸为主。不同的漂白液组成有不同的氧化电势,其中以次氯酸的氧化电势为最高,因此在pH 5~7范围内漂白时,纤维素受到降解破坏最严重,纸浆得率和强度下降,而且漂白浆易返黄。在碱性条件下漂白时,氧化电势最小,对纤维素损伤最少。漂白时宜用碱调节pH值,使其漂白终点控制在8.0~8.5。pH值过高,漂白速度减慢,但白度较稳定。②二氧化氯:是一种优良的纸浆漂剂。其水溶液是一种强氧化剂,与木质素的选择性反应能力强,使纤维和半纤维素破坏较少。特别在酸性介质中,二氧化氯几乎不与碳水化合物反应。二氧化氯漂白可在不降低或少降低纤维强度和得率条件下,使纸浆获得高白度。二氧化氯漂白条件为:pH值3.5~6.0,温度为60~80℃。在纸浆氯化阶段加入少量二氧化氯,可以提高氯化效果,减少氯化废水中毒性有机氯含量。
化学制浆技术改进
由于化学制浆主要技术问题,一是提高纸浆得率以节约木材,二是研究无污染或少污染的制浆方法。为此开发了改良硫酸盐法的技术,主要是:①在硫酸盐蒸煮液中添加0.03~0.1%(对绝干木材)蒽醌,可提高纸浆得率2%左右,并降低用碱量或缩短蒸煮时间。此法已在硫酸盐浆厂普遍推广。目前正在研究用蒽醌代替全部硫化钠(即烧碱—蒽醌法),以减轻和消除硫酸盐浆厂排出恶臭气体对大气的污染。②用多硫化钠蒸煮,减少碳水化合物在碱蒸煮时的剥皮反应,提高碱法蒸煮浆的得率。该法一般可使针叶树材浆得率比硫酸盐法提高8%,阔叶树材提高3%。由于多硫化钠的腐蚀性及臭气问题,尚未大量推广使用。③气相蒸煮。办法是先使木片在0.0196~0.196兆帕压力下汽蒸3~6分钟,然后在蒸煮药液中充分渗透,再在气相条件下,在160~170℃蒸煮20~40分钟。其特点是碱消耗量少,浆料易漂白、易打浆,纸浆得率比普通硫酸盐法稍高,浆的质量也较好。④为了降低漂白废水中毒性有机氯含量,20世纪70年代后期提出了改良硫酸盐法(深度脱木质素法)。采用两段蒸煮的方式,第一段送入的碱液浓度较常规法低,第二段用蒸煮液较常规碱浓度高,硫化钠主要在第一段蒸煮液中送入。这种方法可在保持纤维粘度的条件下,使纸浆卡伯值由常规法的30~32降至25,从而使漂白用氯量及漂白废水中的有机氯含量降低20%。此法已在工业中推广使用。此外,80年代以来节能蒸煮法也在工业中推广,该法系用纸浆洗涤水将蒸煮后锅内的热黑液置换出并回收利用,可以节约蒸煮用汽60~65%,并缩短蒸煮时间,提高纸浆强度。
采用可溶性盐基和多级蒸煮技术,可以扩大亚硫酸盐蒸煮对原料的适应范围和减轻污染。亚硫酸的铵、钠、镁盐比传统的钙盐溶解度高,根据纸种的要求,选定药液的pH值以控制纸浆中的半纤维素含量,改善纸浆的物理、化学性能。并可采用盐基回收技术,以减轻对环境的污染。世界各国采用铵盐基酸性亚硫酸盐法蒸煮木浆较多。此法对原料的适应性强,纸浆得率高,废液可以直接用作农肥。亚硫酸盐法多级蒸煮可以提高纸浆得率,已工业化的有斯托拉(Stora)法和西沃拉(Sivola)法。
纸浆漂白技术向少污染、高白度、高强度及高得率浆漂白技术方向发展。如采用无氯漂剂(氧气、过氧化氢、臭氧等)以减少污染,以氧气漂白为主的无氯漂白技术已被广泛采用。氧漂作为漂白阶段以代替氯化阶段,可以消除有毒的氯化废水,或在常规的碱处理段通入氧气,以提高碱处理段的脱除木质素的能力。现代的两段制浆方法,把氧脱木质素作为制浆过程的一个阶段,以提高纸浆得率。即用碱蒸煮方法制出木质素含量的较高的浆料(卡伯值为30~50),用氧脱木质素至卡伯值10~12。由于氧漂的选择性脱木质素能力较碱蒸煮强,故可使浆得率提高5%左右,氧漂后的浆料再用二氧化氯漂白,可使白度达到85度以上。此法特别适用于阔叶树材制浆。
黄希坝(1921~ )
中国现代林产化学工业专家、林业教育家。广西壮族自治区北流县人,生于1921年11月2日。1944年毕业于广西大学化学系。1945年任广西工业试验所技士。1946年赴美国华盛顿大学化工系、林产系学习,1949年获科学硕士学位,后留该校工作,继而在普吉生纸浆与木材公司任化学师。1951年回国。历任武汉大学、华中农学院、南京林学院(现称南京林业大学)副教授、教授;1959~1984年兼南京林学院林产化学工程系副主任、主任。还担任过中国林学会第四届理事,中国林产化学化工学会第一、二届副理事长,江苏省轻工协会第一届副理事长和日用化学学会理事长,全国林产化工教材委员会主任委员,国务院学位委员会第一、二届学科评议组成员。
黄希坝在南京林学院任教期间曾进行多项科学研究,其中《油茶壳水解制糠醛的研究》获江苏省1978年科学大会奖,《马来松香的研制及其用作造纸施胶剂》与《马来酸松香的研制与应用》获国家科学进步三等奖,《除草剂镇草宁中试》1984年获林业部科技成果一等奖。发表林产化学工业论文20余篇,并主译《树木提炼物工艺学》,主编《植物水解工艺学》、《英汉化学化工词汇补编(林产化学部分)》。
活化炉
见活性炭。
1 造纸原料中的木素溶于强酸 强碱,只要是在这种环境下就可以除去木素.你提的具体的实验方法,是指制浆还是做纤维分析?如果是制浆的话,只要在上述条件下就可以.现在常用的有soda-AQ,kraft 制浆方法.在这本书上有.如果是做纤维分析,可以参考
2 制浆末期可以通过检测成浆的硬度来反应木素去处的情况.一般化学方法制浆木素去处率可达80~90
3 因为制浆过程是酸性 或碱性环境,所以会对原料中纤维素,及半纤维素有所降解,在制浆过程中应严格控制蒸煮终点,防止过煮,降低得率及纸浆强度
制浆过程的概念:就是通过化学方法将木质素溶出,根据浆种的不同,不同程度的溶出半纤维素,将有用的纤维分离出来用于造纸。制浆分类:①碱法:烧碱法、硫酸盐法②亚硫酸盐法:酸性亚硫酸氢盐法,亚硫酸氢盐法,微酸性亚硫 酸盐法,中性亚硫酸盐法,碱性亚硫酸盐法。
木质素是一种天然可再生有机聚合物,与纤维素一起存在于树木等植物中,天然状态下纤维素和木质素紧密结合在一起,决定着硬度和刚性等结构性能。木质素无毒,性能优异,在工业上应用日益广泛。
造纸工业主要利用植物中的纤维素,因此在制浆造纸过程中必须通过强酸和强碱将纤维素和木质素分开,这就是木质素的来源。木质素分为两类:含硫的和不含硫的。含硫木质素已实现商业化,包括木质磺化盐(全世界年产80万吨)和牛皮纸木质素(年产10万吨以下)。由于缺乏合适的工业处理方法,不含硫木质素还未实现商业化。不含硫木质素主要由中小纸浆厂生产,使用稻草、亚麻等作原料。
分离木质素可以使用沉淀法,从浆状液体中提取无毒、纯度高且具有独特性能的木质素。还可以使用有机溶剂提取法。
制浆为什么会有树脂?
制浆过程中,树木的纤维素和半纤维素会被分离出来,但是木质素(一种天然的有机物质)仍然存在于制浆原料中。在化学制浆过程中,通常使用碱性或酸性溶液来分解木质素并将其移除。但是,在某些情况下,这些化学品可能无法完全去除所有的木质素。此时就会产生树脂。树脂是一种黏稠的物质,它可以使得纤维之间更...
化学制浆过程中木质素溶出两种途径是什么
然后进行氧化改性研究的作用下进行醚,然后与三甲胺来获得系统的煤 - 水淤浆的添加剂使用大同煤炭纸浆,使煤浆的流变学和稳定性显著提高傅里叶变换红外光谱,改性木质素磺酸钠变化较大的分子结构中的平均相对分子质量下降水煤浆添加剂效果好,愈创木酚基增。
木质素在烧碱法制浆过程中发生哪些变化
在制作步骤方面,木质素在烧碱法制浆过程中的变化可以归纳为以下几点:1. 碱处理:将原料纤维置于碱性溶液中,如氢氧化钠溶液。这使得纤维表面的半纤维素和木质素被水解和分解。2. 热处理:将碱处理后的纤维置于高温高压的环境下,这有助于进一步水解和分解木质素。3. 酸处理:将热处理后的纤维用酸处...
制浆过程中木质素有机钙含量
25%-30%。木质素是一种植物细胞,在农业制浆过程中含有25%-30%之间,主要是对次生壁之间进行填充,让木制品更加充实。
造纸的制浆过程要除木素,木素是什么东东?化学成分是什么?
木材里主要的成分是纤维素,半纤维素和木素,木素在木材中起支撑强度的作用。木素的主要成分是苯基丙烷结构(一个苯环连三个碳) 纤维素结构就是葡萄糖长链 造纸的时候要把木素大分子结构断开变成小分子,然后再把木素小分子溶解在碱性溶液中 从而把纤维素分离出来用来造纸。
6个步骤告诉你:纸浆是如何制作而成的
木纤维的加工是制浆过程中的关键步骤。木片在蒸煮器中与碱性溶液、白液混合,并在高温下蒸煮,这一步骤溶解木质素并分离出纤维素纤维。在这一过程中,大约一半的木头会溶解。随后,纤维经过洗涤、筛选和漂白,确保纸浆的质量。蒸煮后产生的混合物被称为黑液,通过碱回收锅炉回收和燃烧,转化为生物质能源...
什么是木质素?
属于前法分离的木质素有硫酸木质素、盐酸木质素和高碘酸盐木质素等;属于后者的有磨木木质素(简称MwL)、纤维素酶解木质素(简称CEL)、二氧六圜木质素等,与制浆造纸工业有关的木质素磺酸、碱木质素和硫酸盐木质素也属于此类。基于天然存在于植物中木质素的活泼性、结构的复杂性以及与高聚糖间错综复杂...
烧碱法制浆木质素存在哪些链接断裂
碱法制浆脱木质素作用是基于酚型α-芳基醚特别是β-芳基醚的断裂而降低木质素的分子量,同时产生新的增溶的酚盐离子。氢氧化钠使β-芳基醚断裂的程度不及SH-离子。这是烧碱法和硫酸盐法制浆具有不同脱木质素效能的主要原因。生物质中木质素的分离方法 1、物理方法。物理方法包括机械粉碎、热液处理...
木质素磺酸盐 与碱木素及木质素这三样的区别是什么?
一、指代不同 1、木质素磺酸盐 :又称磺化木质素,是亚硫酸盐法造纸木浆的副产品。2、碱木素:俗称木糖粉,味臭,是利用碱法制浆废液经过最新生产工艺,喷雾干燥而成。3、木质素:是一类复杂的有机聚合物,其在维管植物和一些藻类的支持组织中形成重要的结构材料。二、特点不同 1、木质素磺酸盐 :...
什么是木质素?
2. 木质素的功能:在植物中,木质素扮演着多种角色。它不仅增强了植物的机械强度,还参与了植物的生长发育过程。此外,木质素还具有一定的防水功能,有助于植物细胞适应不同的环境条件。3. 木质素的来源与应用:木质素主要来源于木材的制浆造纸过程中的副产品。由于其独特的化学性质,木质素在工业上有...
孛戚亿得: 木质素是一种天然可再生有机聚合物,与纤维素一起存在于树木等植物中,天然状态下纤维素和木质素紧密结合在一起,决定着硬度和刚性等结构性能.木质素无毒,性能优异,在工业上应用日益广泛. 造纸工业主要利用植物中的纤维素,因此...
呼和浩特市14768114675: 木质素如何分解 - ?
孛戚亿得: 由于木质素的分子结构中存在着芳香基、酚羟基、醇羟基、碳基共扼双键等活性基团,因此可以进行氧化、还原、水解、醇解、酸解甲氧基、梭基、光解、酞化、磺化、烷基化、卤化、硝化、缩聚或接枝共聚等许多化学反应.其中,又以氧化、...
呼和浩特市14768114675: 造纸过程中木质素去除 - ?
孛戚亿得: 1 造纸原料中的木素溶于强酸 强碱,只要是在这种环境下就可以除去木素.你提的具体的实验方法,是指制浆还是做纤维分析?如果是制浆的话,只要在上述条件下就可以.现在常用的有soda-AQ,kraft 制浆方法.在<制浆原理与工程>这本书上有.如果是做纤维分析,可以参考<制浆造纸分析与检测> 2 制浆末期可以通过检测成浆的硬度来反应木素去处的情况.一般化学方法制浆木素去处率可达80~90 3 因为制浆过程是酸性 或碱性环境,所以会对原料中纤维素,及半纤维素有所降解,在制浆过程中应严格控制蒸煮终点,防止过煮,降低得率及纸浆强度
呼和浩特市14768114675: 亚硫酸盐法制浆中化学蒸煮的原理是什么? ?
孛戚亿得: 亚硫酸盐化学蒸煮的原理是使植物原料中的木素与药液反应,变为可溶性的木素磺酸和木素磺酸盐并溶解出去.整个蒸煮反应过程大致可以分为两个阶段,即蒸煮液浸入原料切片并与木素发生磺化反应的浸透磺化阶段和磺化后木素溶出到蒸煮液中的溶出阶段.
呼和浩特市14768114675: 化学制浆时能否将浆中的木素全部脱除?为什么 - ?
孛戚亿得: 化学制浆不能全部脱除木素的,原因是:化学反应不可能百分之百全部反应;在后续的洗涤过程木素也不可能全部除净的.在生产过程中全部去除木素对半纤维素、纤维素的损伤也是很大的,在经济上不合适,只要产品较适合使用就行了.目前要全部去除木素,工业上用制成的浆进行二次反应,即做粘胶纤维的方法.要看你到底用于哪方面了.有后续问题请及时联系.
呼和浩特市14768114675: 木质素、脱碱木质素、碱木质素有什么区别? - ?
孛戚亿得: 因为制浆生产工艺过程中,可能会添加碱或酸,直接会影响制浆余液PH值,这就是形成木质素的前提,脱碱就是例如生产过程添加了NaOH,在余液显碱性,然后在生产木质素时,加入了酸进行中和.
呼和浩特市14768114675: 造纸纤维原料的化学组成及特点 - ?
孛戚亿得: 植物体内管状或长纺锤状的细胞,在造纸技术上称做纤维.作为造纸工业纤维原料造纸植物纤维的化学组成,随产地、品种的不同以及同一品种的不同部位有不同
呼和浩特市14768114675: 造纸的制浆过程要除木素,木素是什么东东?化学成分是什么? - ?
孛戚亿得: 木材里主要的成分是纤维素,半纤维素和木素,木素在木材中起支撑强度的作用.木素的主要成分是苯基丙烷结构(一个苯环连三个碳) 纤维素结构就是葡萄糖长链 造纸的时候要把木素大分子结构断开变成小分子,然后再把木素小分子溶解在碱性溶液中 从而把纤维素分离出来用来造纸.