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麦草木聚糖梅—烧碱法化学机械制浆研究

作　者: 葛培锦
导　师: 尤纪雪；陈嘉川
学　校: 南京林业大学
专　业: 林产化学加工工程
关键词: 麦草 木聚糖酶 烧碱法化学机械制浆 热水-木聚糖酶-烧碱法化学机械制浆 过氧化氢漂白 二氧六环木素
分类号: TS743
类　型: 博士论文
年　份: 2006年
下　载: 244次
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内容摘要


发展麦草烧碱法化学机械浆（ACMP）是有效利用农业剩余物，克服造纸工业原料短缺的重要途径。生物化学机械浆是减少制浆过程废水污染的有效方法。本文利用热水预处理、木聚糖酶预处理和热水-木聚糖酶预处理的方法，对麦草烧碱法化学机械制浆过程中，热水和木聚糖酶预处理的作用效果以及麦草木聚糖酶-烧碱法化学机械浆（H-X-ACMP）木聚糖酶预处理H2O2漂白进行了研究。 主要得到了如下结果： 1．麦草热水预处理的适宜温度是90℃。麦草H-ACMP与ACMP相比较，磨浆后可以提高浆料的抗张指数和撕裂指数分别约7％和5％。 2．麦草木聚糖酶预处理的适宜条件是：酶用量15IU／g、时间90-120min。麦草X-ACMP与ACMP相比较，浆料的抗张指数和撕裂指数分别提高约40％和16％。热水处理后的木聚糖酶预处理，可以进一步提高这一作用，麦草H-X-ACMP与ACMP相比较，浆料的抗张指数和撕裂指数分别提高约75％和19.5％，对于同样的物理指标，可以降低烧碱用量约30％。 3．木聚糖酶预处理可较好地改善H-X-ACMP过氧化氢漂白的效率，在木聚糖酶用量12IU／g、时间120min这一适宜条件下进行预处理，用5％H2O2漂白，比对照浆白度增加5.5％ISO个单位。H-X-ACMP经XP5P5a多段漂白可以获得白度达74.6％ISO的麦草生物化机浆。 4．热水和木聚糖酶预处理，可增加化机浆的R50、R102和R203组分。这是H-X-ACMP具有较高机械强度的主要原因。麦草H-X-ACMP是生产高强度瓦楞纸板的良好原料。 5．麦草二氧六环木素的红外光谱、2D-HMQC NMR光谱等技术分析结果表明：麦草和麦草H-X-ACMP经木聚糖酶预处理，羟基和甲氧基数量增加，在脱去聚戊糖的同时，对浆料起到“活化”作用，为后续化学药品处理创造了有利条件。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-11
前言  11-13
  0.1 课题的来源和选题依据  11
  0.2 课题研究的目的和意义  11
  0.3 课题研究的主要内容  11-12
  0.4 论文的创新之处  12-13
1 文献综述  13-26
  1.1 化学机械制浆  14-16
    1.1.1 化学预处理  14-15
    1.1.2 热水预处理、螺旋挤碾与磨浆  15
    1.1.3 化学机械浆的漂白  15-16
  1.2 制浆造纸过程的生物技术  16-21
    1.2.1 生物制浆  16-17
    1.2.2 用于制浆造纸过程的酶制剂  17-21
      1.2.2.1 木质素降解酶  17-19
      1.3.2.2 木聚糖酶  19
      1.3.2.3 木聚糖酶在造纸工业的应用  19-20
      1.3.2.4 木聚糖酶的作用机理  20-21
  1.3 麦草制浆造纸与综合利用  21-26
    1.3.1 我国麦草资源概括  21
    1.3.2 麦草碱法制浆与化学机械制浆  21-22
    1.3.3 麦草的理化性能研究  22-23
    1.3.4 麦草木素化学结构的研究  23-24
    1.3.5 麦草半纤维素资源的综合利用  24-26
2 麦草木聚糖酶-碱法化学机械制浆工艺研究  26-37
  2.1 实验  26-27
    2.1.1 原料  26-27
      2.1.1.1 麦草  26
      2.1.1.2 酶  26-27
    2.1.2 实验方法  27
      2.1.2.1 磨浆:  27
      2.1.2.2 消潜:  27
      2.1.2.3 热水预处理(H):  27
      2.1.2.4 木聚糖酶预处理(X_1):  27
      2.1.2.5 碱浸渍(A):  27
      2.1.2.6 酶活测定方法:  27
      2.1.2.7 残碱,白度测定:参考文献:  27
      2.1.2.8 浆料物理强度测定:  27
  2.2 结果与讨论  27-36
    2.2.1 麦草碱法化学机械制浆过程中磨浆条件研究  27-29
    2.2.2 热水预处理对麦草碱法化学机械制浆的影响  29-30
    2.2.3 木聚糖酶预处理对麦草碱法化学机械浆性能的影响  30-33
      2.2.3.1 木聚糖酶用量对麦草化机浆性能的影响  30-32
      2.2.3.2 木聚糖酶处理时间对麦草化机浆性能的影响  32-33
    2.2.4 不同预处理方法对麦草化机浆性能的影响  33-36
  2.3 小结  36-37
3 麦草木聚糖酶-碱法化学机械浆漂白方法与漂白工艺研究  37-51
  3.1 实验  37-38
    3.1.1 原料  37
      3.1.1.1 实验浆料  37
    3.1.2 实验方法  37-38
      3.1.2.1 酸洗:  37-38
      3.1.2.2 H_2O_2漂白(P):  38
      3.1.2.3 醋酸酐活化(a):  38
      3.1.2.4 ClO_2活化(D):  38
      3.1.2.5 木聚糖酶预处理(X_a):  38
      3.1.2.6 CH_3COOOH漂白(P_a):  38
      3.1.2.7 分析方法:  38
  3.2 结果与讨论  38-50
    3.2.1 麦草木聚糖酶-碱法化学机械浆H_2O_2漂白条件的优化  38-41
      3.2.1.1 NaOH用量对H_2O_2漂白效果的影响  38-39
      3.2.1.2 温度和时间对H_2O_2漂白的影响  39-40
      3.2.1.3 H_2O_2用量对漂白的影响  40-41
    3.2.2 醋酸酐活化对麦草化机浆H_2O_2漂白的影响  41-42
    3.2.3 ClO_2活化预处理对麦草木聚糖酶-碱法化学机械浆H_2O_2漂白的影响  42-44
      3.2.3.1.ClO_2用量对麦草木聚糖酶-碱法化机浆H_2O_2漂白的影响  43
      3.2.3.2.ClO_2活化时间对麦草木聚糖酶-碱法化机浆H_2O_2漂白的影响  43-44
    3.2.4 木聚糖酶预处理对麦草木聚糖酶-碱法化机浆H_2O_2漂白的作用研究  44-45
    3.2.5.不同预处理方法对麦草木聚糖酶-碱法化机浆H_2O_2漂白的影响  45-46
    3.2.6 麦草木聚糖酶-碱法化机浆的过氧乙酸漂白  46-48
      3.2.6.1 pH值对CH_3COOOH漂白效果的影响  46
      3.2.6.2 温度对CH_3COOOH漂白效果的影响  46-47
      3.2.6.3 不同CH_3COOOH用量对漂白效果的影响  47-48
      3.2.6.4 时间对CH_3COOOH漂白效果的影响  48
    3.2.7 麦草木聚糖酶-碱法化机浆的多段H_2O_2漂白  48-50
      3.2.7.1 ClO_2活化预处理的麦草木聚糖酶-碱法化机浆H_2O_2多段漂白  48-49
      3.2.7.2 CH_3COOOH与H_2O_2组合漂白  49
      3.2.7.3 木聚糖酶预处理的麦草H-X-ACMP浆H_2O_2多段漂白  49-50
  3.3 小结  50-51
4 麦草木聚糖酶-碱法化学机械浆纤维特性及纤维形态研究  51-62
  4.1 实验  51-52
    4.1.1 原料:  51
    4.1.2 实验方法  51-52
      4.1.2.1 纤维筛分:  51
      4.1.2.2 纤维特性分析:  51
      4.1.2.3 纤维扫描电子显微镜观察:  51-52
      4.1.2.4 分析方法:  52
  4.2 结果与讨论  52-61
    4.2.1 麦草碱法化学机械浆纤维筛分分析  52
    4.2.2 麦草碱法化学机械浆及其不同纤维筛分组分的纤维特性分析  52-55
    4.2.3 麦草碱法化学机械浆及其不同纤维筛分组分的物理性能  55-56
    4.2.4 麦草碱法化学机械浆扫描电镜观察  56-61
      4.2.4.1 不同预处理方法对麦草及麦草碱法化学机械浆微观形态的影响  56-60
      4.2.4.2 麦草碱法化学机械浆不同纤维筛分组分的扫描电镜观察  60-61
  4.3 小结  61-62
5 麦草在木聚糖酶-碱法化学机械制浆过程中化学成分与化学元素的变化  62-67
  5.1 实验  62-63
    5.1.1 原料  62
    5.1.2 实验方法  62-63
      5.1.2.1 热水预处理(H):  62
      5.1.2.2 木聚糖酶预处理:  62
      5.1.2.3 碱浸渍(A):  62
      5.1.2.4 H_2O_2一段(P)、二段(PP)漂白:  62
      5.1.2.5 扫描电子显微镜-能谱仪元素分析(ESEM-EDAX):  62
      5.1.2.6 分析方法:  62-63
  5.2 结果与讨论  63-66
    5.2.1 麦草在木聚糖酶-碱法化学机械制浆与H_2O_2漂白过程中化学成分的变化  63-64
    5.2.2 麦草在木聚糖酶-碱法化学机械制浆与H_2O_2漂白过程中化学元素的变化  64-66
      5.2.2.1 硅含量的变化  65
      5.2.2.2 杂质率变化  65-66
      5.2.2.3 碳/氧元素比变化  66
  5.3 小结  66-67
6 麦草在聚木糖酶-碱法机械制浆过程中浆料和木素的化学结构变化研究  67-83
  6.1 实验  67-68
    6.1.1 原料  67
    6.1.2 实验方法:  67-68
      6.1.2.1 IR光谱测定:  67-68
      6.1.2.2 紫外光谱测定:  68
      6.1.2.3 结晶度的测定  68
      6.1.2.4 ~1H、~(13)C和2-D NMR光谱的测定:  68
  6.2 结果与讨论  68-82
    6.2.1 麦草在木聚糖酶-碱法机械制浆过程中浆料的IR光谱分析研究  68-70
    6.2.2 麦草二氧六环木素IR光谱的测定  70-73
    6.2.3 麦草在木聚糖酶-碱法机械制浆过程中二氧六环木素的紫外光谱测定  73-74
    6.2.4 麦草在木聚糖酶-碱法机械制浆过程中浆料X-射线衍的分析研究  74-75
    6.2.5 麦草二氧六环木素的~1H-NMR分析  75-77
    6.2.6 麦草二氧六环木素的~(13)C-NMR光谱分析  77-78
    6.2.7 麦草二氧六环木素的~1H-~(13)C 2-D NMR分析  78-80
    6.2.8 木聚糖酶预处理麦草二氧六环木素的~1H-~(13)C 2-D NMR分析  80-82
  6.3 小结  82-83
7 麦草在木聚糖酶-碱法机械制浆过程中废液的循环利用与化学成分分析研究  83-89
  7.1 实验  83-84
    7.1.1 原料:参见2.1.1.1和2.1.1.2。  83
    7.1.2 实验方法  83-84
      7.1.2.1 磨浆:参见2.1.2.1。  83
      7.1.2.2 消潜:参见2.1.2.2。  83
      7.1.2.3 热水预处理:参见2.1.2.3。  83
      7.1.2.4 木聚糖酶预处理:参见2.1.2.4。  83
      7.1.2.5 碱浸渍:参见2.1.2.5。  83
      7.1.2.6 分析方法:参见2.1.2.6、2.1.2.7和2.1.2.8。  83
      7.1.2.7:气相色谱-质谱(GC-Ms)分析  83-84
  7.2 结果与讨论  84-88
    7.2.1 不同来源废水预处理对麦草碱法化机浆性能的影响  84-86
    7.2.2 麦草热水预处理段废水化学成分分析  86-88
  7.3 小结  88-89
8 总结  89-92
  8.1 论文的主要结论  89-91
  8.2 需要进一步研究的内容  91-92
参考文献  92-99
在读期间发表的主要学术论文  99-101
详细摘要  101-107

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中图分类: > 工业技术 > 轻工业、手工业 > 造纸工业 > 制浆工艺 > 制浆法
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