不同堿對(duì)竹漿氧脫木素的影響

不同堿對(duì)竹漿氧脫木素的影響

氧氣脫衣粉技術(shù)廣泛應(yīng)用于紙漿中的無(wú)元素漂白和無(wú)氯漂白。通過(guò)氧氣脫衣粉，不漂白的木素可以進(jìn)一步脫除了未漂白的木素，同時(shí)盡可能保持紙漿的強(qiáng)度，為后續(xù)漂白創(chuàng)造有利條件。減少用于漂白廢水的漂白劑的負(fù)荷和cod（化學(xué)需要氧量），這是目前漂白方法的一個(gè)方向。氧脫木素一般在堿性條件下進(jìn)行,采用不同的堿可獲得不同的氧脫木素效果。因此,本文研究了NaOH、Na2CO3、NaHCO3和NH4OH四種堿對(duì)竹漿氧脫木素的影響,以期為氧脫木素在竹漿漂白工業(yè)中的應(yīng)用提供一定的理論基礎(chǔ)。1實(shí)驗(yàn)1.1實(shí)驗(yàn)材料1.1.1原材料所用原料為苦竹,由云南省景谷縣林業(yè)局提供,人工切成大小合適的竹片后備用。1.1.2原漿原漿為苦竹硫酸鹽漿,白度25.6%SBD,高錳酸鉀值13.6,粘度1,306mL/g,聚合度2018。1.2堿的用量對(duì)苯酚吸附的影響氧脫木素在1L不銹鋼反應(yīng)罐中進(jìn)行。氧脫木素條件:溫度90℃,時(shí)間60min,氧壓0.7MPa,苯酚用量0.3%,所用堿分別為NaOH、Na2CO3、NaHCO3和NH4OH,堿的用量為0%、2%、4%、6%、8%,漿料濃度10%。本試驗(yàn)添加苯酚的目的是為了加強(qiáng)脫木素保護(hù)碳水化合物。1.3分析定義器紙漿硬度(高錳酸鉀值)、粘度、聚合度和白度等測(cè)定按參考文獻(xiàn)進(jìn)行。1.4纖維素結(jié)構(gòu)中葡萄糖的降解纖維素單元剪切系數(shù)(SFCU,scissionfractionofcelluloseunit)表示纖維素分子結(jié)構(gòu)中葡萄糖的降解程度。2結(jié)果與討論2.1不同用量氧脫木素豆?jié){硬度基從圖1可看出,在竹漿氧脫木素中添加NaOH、Na2CO3、NaHCO3和NH4OH,隨著用堿量的增加,氧脫木素紙漿硬度基本上都下降,說(shuō)明用堿量增加,堿性增強(qiáng),促使分子氧(O2)逐步還原產(chǎn)生更多的O2-、HOO-、HO·和OH-,從而起更強(qiáng)的氧化脫木素作用。NaHCO3用量從0%增加到2%時(shí),氧脫木素紙漿硬度有所下降,但不很明顯;NaHCO3用量從2%增加到6%時(shí),氧脫木素紙漿硬度明顯下降,但NaHCO3用量從6%增加到8%時(shí),氧脫木素紙漿硬度反而有所提高,其原因待進(jìn)一步研究。NH4OH用量從0%增加到4%時(shí),氧脫木素紙漿硬度逐漸下降;NH4OH用量從4%增加到8%時(shí),氧脫木素紙漿硬度略有下降,變化不明顯,說(shuō)明竹漿氧脫木素中添加堿性較弱的NH4OH,在其用量較高時(shí)脫木素效果增強(qiáng)也不明顯。Na2CO3用量從0%增加到8%,氧脫木素紙漿硬度逐漸下降,其中,Na2CO3用量從0%增加到2%和Na2CO3用量從6%增加到8%這兩個(gè)階段中,氧脫木素紙漿硬度下降更為明顯。與Na2CO3、NaHCO3和NH4OH相比,NaOH用量從0%增加到2%時(shí),氧脫木素紙漿硬度下降特別明顯,這可能是由于NaOH堿性較強(qiáng)的緣故;NaOH用量從2%增加到4%時(shí),氧脫木素紙漿硬度略有下降,但不明顯;NaOH用量從4%增加到8%時(shí),氧脫木素紙漿硬度明顯下降。根據(jù)圖1,總的來(lái)講,竹漿氧脫木素中添加堿性較強(qiáng)的NaOH、Na2CO3和NH4OH后(用堿量從0%增加到2%),脫木素效果增強(qiáng)較顯著,添加堿性較弱的NaHCO3(用堿量從0%增加到2%),脫木素效果增強(qiáng)不太明顯。從圖1還可以看出,竹漿氧脫木素中添加不同堿的脫木素效果為:NaOH>Na2CO3>NH4OH>NaHCO3,其中添加NaOH的氧脫木素效果更為明顯,這與這四種堿的堿性大小順序是一致的。2.2不同用量堿的氧脫木素豆?jié){粘度變化規(guī)律從圖2可看出,NaHCO3、NH4OH、Na2CO3用量從0%增加到2%時(shí),氧脫木素紙漿粘度增大,這可能是由于NaHCO3、NH4OH、Na2CO3用量較小時(shí),低聚合度的半纖維素降解溶出較多的緣故;NaHCO3、NH4OH、Na2CO3用量從2%增加到8%時(shí),氧脫木素紙漿粘度逐漸下降,而且在這個(gè)用堿量范圍內(nèi),NaHCO3、NH4OH、Na2CO3各自對(duì)應(yīng)的曲線(xiàn)基本平行,說(shuō)明在這個(gè)用堿量范圍內(nèi),隨著用堿量的增加,添加NaHCO3、NH4OH、Na2CO3這三種堿的氧脫木素紙漿粘度下降變化的規(guī)律基本一致。NaOH用量從0%增加至8%時(shí),氧脫木素紙漿粘度逐漸下降,其中NaOH用量從2%增加至4%時(shí),氧脫木素紙漿粘度下降更為明顯。氧脫木素中添加堿并隨著用堿量的增加紙漿粘度下降的原因是由于分子氧在堿性條件下產(chǎn)生的游離基組分引起紙漿中纖維素降解。根據(jù)圖2可以比較得出,添加NaOH、Na2CO3、NH4OH、NaHCO3四種堿的氧脫木素紙漿粘度大小順序?yàn)?NaOH<Na2CO3<NH4OH<NaHCO3。由于NaOH堿性較強(qiáng),所以與添加Na2CO3、NH4OH、NaHCO3的氧脫木素紙漿相比,添加NaOH的氧脫木素紙漿粘度明顯較低;由于Na2CO3、NH4OH、NaHCO3堿性大小比較接近,所以添加Na2CO3、NH4OH、NaHCO3這三種堿的氧脫木素紙漿粘度也相差不大。2.3氧脫木素豆?jié){酸度的變化從圖3可以看出,NaOH用量從0%增加到4%時(shí),隨著脫木素量的增加,氧脫木素紙漿白度直線(xiàn)上升;NaOH用量從4%增加到6%時(shí),氧脫木素紙漿白度下降,這可能是由于發(fā)色基團(tuán)增加的緣故;NaOH用量從6%增加到8%時(shí),氧脫木素紙漿白度沒(méi)有什么變化。Na2CO3用量從0%增加到6%時(shí),氧脫木素紙漿白度增加;Na2CO3用量從6%增加到8%時(shí),氧脫木素紙漿白度反而下降,這也可能是由于發(fā)色基團(tuán)增加的緣故。NaHCO3用量從0%增加到4%時(shí),氧脫木素紙漿白度沒(méi)有什么變化;NaHCO3用量從4%增加到8%時(shí),氧脫木素紙漿白度有所增加,但增加的幅度較小。NH4OH用量從0%增加到8%時(shí),氧脫木素紙漿白度呈下降趨勢(shì),說(shuō)明隨著NH4OH用量增加,脫木素增加的同時(shí),發(fā)色基團(tuán)也增加。分析比較圖3可以得出,添加NaOH、Na2CO3、NaHCO3、NH4OH的氧脫木素紙漿白度大小順序?yàn)?NaOH>Na2CO3>NaHCO3>NH4OH,這與這四種堿的堿性大小、脫木素能力以及對(duì)發(fā)色基團(tuán)的作用能力有關(guān)。2.4氧脫木素在乙氧醇的降解纖維素單元剪切系數(shù)SFCU表示氧脫木素過(guò)程中纖維素分子結(jié)構(gòu)中葡萄糖的降解程度。SFCU值越大,表明纖維素分子結(jié)構(gòu)中葡萄糖降解越多。從圖4可以看出,NaOH用量從0%增加到8%時(shí),隨著用堿量增加,堿性增強(qiáng),纖維素分子結(jié)構(gòu)中葡萄糖的降解也增加,SFCU隨之增大,其中NaOH用量從2%增加到4%時(shí),纖維素分子結(jié)構(gòu)中葡萄糖的降解更為明顯,表現(xiàn)在SFCU明顯提高。Na2CO3、NH4OH、NaHCO3用量從0%增加到2%時(shí),SFCU值下降,這是由于Na2CO3、NH4OH、NaHCO3用量從0%增加到2%時(shí),氧脫木素過(guò)程中低聚合度的半纖維素降解溶出較多的緣故,表現(xiàn)在粘度增加(見(jiàn)圖2);隨著Na2CO3、NH4OH、NaHCO3用量從2%增加到8%時(shí),氧脫木素過(guò)程中纖維素的堿性氧化降解增加,所以SFCU值上升。根據(jù)圖4可知,添加NaOH、Na2CO3、NH4OH、NaHCO3的氧脫木素紙漿SFCU值大小順序?yàn)?NaOH>Na2CO3>NH4OH>NaHCO3,這主要與它們的堿性大小以及對(duì)碳水化合物的作用能力有關(guān)。3不同堿對(duì)氧脫木素豆?jié){粘度和酸度的影響本研究結(jié)果表明,不同堿對(duì)脫木