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1、溶解漿是一種由高純度、優(yōu)質(zhì)纖維素組成的化學(xué)漿,近年來(lái)由于粘膠纖維產(chǎn)量增加,增大了對(duì)原料的需求量,棉短絨及木材已滿足不了溶解漿對(duì)它的需求。預(yù)水解是生產(chǎn)高質(zhì)量溶解漿的重要一步,在預(yù)水解的過(guò)程中可以溶解大部分的半纖維素和少量木素,半纖維素燃燒值較低,而將半纖維素及其降解產(chǎn)物提取出來(lái),可以轉(zhuǎn)化加工木糖醇、燃料乙醇和生物柴油等高附加值的化學(xué)品,然而存在的木素,會(huì)抑制半纖維素發(fā)酵生產(chǎn)木糖醇與乙醇,因此高效去除木素,分離半纖維素具有重要意義。本文以黃
2、竹為原料,通過(guò)優(yōu)化蒸煮與漂白的工藝條件制備黃竹溶解漿。在預(yù)水解階段加入硼酸,研究不同硼酸用量對(duì)黃竹預(yù)水解液組分的影響,利用溶解漿生產(chǎn)的過(guò)程產(chǎn)物預(yù)水解液研究其中的木素結(jié)構(gòu),并用碳酸鈣和聚合氯化鋁(PAC)對(duì)預(yù)水解液處理,研究對(duì)水解液組分的影響并探討木素脫除機(jī)理。
本研究主要內(nèi)容包括:⑴利用預(yù)水解硫酸鹽法蒸煮、OP-Q-P(過(guò)氧化氫氧脫木素-螯合處理-過(guò)氧化氫漂白)三段漂制備出了符合要求的黃竹溶解漿。蒸煮工藝優(yōu)化為:用堿量20%,
3、硫化度20%,H-因子1238.98。OP-Q-P三段漂工藝優(yōu)化為:過(guò)氧化氫氧脫木素階段,過(guò)氧化氫用量4.0%;螯合處理階段,螯合處理劑EDTA二鈉用量0.30%;過(guò)氧化氫漂白階段,過(guò)氧化氫用量5.0%。經(jīng)過(guò)上述過(guò)程漿料最終指標(biāo)為:白度83.69%ISO,聚合度498.27,卡伯值0.80,聚戊糖6.18%,α-纖維素95.61%, Fe離子45.76mg/kg,得率27.46%。⑵研究了在預(yù)水解階段加入硼酸對(duì)預(yù)水解液的影響。研究顯示:
4、在預(yù)水解階段加入硼酸后水解竹片的水解得率提高,硼酸加入量為0.50%時(shí)水解竹片中α-纖維素含量最高;寡糖是預(yù)水解液的主要成分,加入硼酸后乙酸占總糖的比例和糠醛占木糖的比例增加,說(shuō)明預(yù)水解液中有較多的半纖維素降解產(chǎn)物;通過(guò)物料平衡分析得出,預(yù)水解液中一部分酸溶木素可能由黃竹中的酸不溶木素轉(zhuǎn)變而來(lái)。⑶采用酸化和真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)處理預(yù)水解液,通過(guò)紅外、1H-NMR和 Py-GC/MS對(duì)提取的酸析固體和垢進(jìn)行分析,研究預(yù)水解液中木素的結(jié)構(gòu)。黃竹預(yù)水
5、解液中的木素主要是紫丁香基型木素,對(duì)羥基苯基型木素含量最少;紫丁香基型木素中存在β-1、β-5、β-O-4、β-β連接鍵。裂解溫度為800℃時(shí),愈創(chuàng)木基和紫丁香基型木素上的酚醛基、甲氧基和側(cè)鏈羥基大量脫落,取代位為甲基、乙烯基、乙基等苯酚大量產(chǎn)生。⑷為了利用溶解漿生產(chǎn)的過(guò)程產(chǎn)物預(yù)水解液生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品,研究了碳酸鈣和PAC作為純化劑對(duì)預(yù)水解液中木素脫除的影響。碳酸鈣對(duì)預(yù)水解液組分的影響通過(guò)吸附作用,單組份碳酸鈣在最佳用量1.70%時(shí),總
6、糖去除率4.40%,酸溶木素選擇性去除率58.06%;單組份 PAC處理預(yù)水解液在最佳用量200ppm時(shí),總糖去除率5.63%,酸溶木素選擇性去除率62.26%;碳酸鈣與 PAC相組合優(yōu)于單組份,提高了酸溶木素選擇性去除率,其中先加入碳酸鈣要優(yōu)于先加入 PAC;CaCO3/PAC用量2.0%/200ppm時(shí)對(duì)酸溶木素選擇性去除率最大77.22%,總糖去除率最小2.74%,酸溶木素去除率為9.29%,其中去除的糖組分主要為葡萄糖和甘露糖。
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