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废弃植物纤维资源中药香茶菜药渣制浆造纸性能研究

作　者: 袁琳
导　师: 陈集双；薛国新
学　校: 浙江理工大学
专　业: 生物化学与分子生物学
关键词: 中药香茶菜药渣生物特性化学成分纤维形态红外光谱蒸煮性能漂白性能打浆性能
分类号: TS724
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

如何有效利用大量的废弃植物纤维资源对环境保护和资源的集约利用具有十分重要的意义,中药企业废弃物是重要的植物纤维废弃物之一,其资源化利用尚处于探索阶段。本文从资源的类别、资源量和利用现状等方面对废弃植物纤维资源的综合应用进行了综述。通过本项目的研究,预计可达到以下目的:从技术层面为植物纤维资源末端利用提供了一种新的尝试;为药渣等废弃植物纤维资源综合利用提供一种新的方法,从而缓解企业排污对环境的影响;对发掘及利用更多废弃植物纤维资源提供了理论依据和技术支持;为我国造纸业挖掘和发现新的原材料,可缓解造纸用原植物纤维材料日益紧缺的局面。本文对中药香茶菜原药与药渣的化学组成以及纤维形态进行了分析和比较;研究了中药香茶菜药渣茎杆化学法蒸煮的规律性、碱-蒽醌（简称AQ,一种蒸煮助剂）法（AP-AQ法）最佳蒸煮工艺条件;研究了中药香茶菜药渣茎杆漂白性能,对其AP-AQ浆分别进行了两段（HP）,三段（D/CED和D/CEpD）,四段（D/CEpDP）和五段漂白（D/CED1ED2）的漂白工艺和参数的优化;研究了蒸煮前后木素红外图谱;研究了中药香茶菜药渣茎杆碱-蒽醌法浆的打浆性能和成纸性能。结果表明:（一）主要化学组成:其茎杆的主要化学组成是,原药:灰分3.80%,热水抽出物10.90%,1%NaOH抽出物32.80%,苯-醇抽出物1.95%,克拉森木素21.01%,综纤维素71.83%,戌聚糖16.09%;药渣:灰分3.01%,热水抽出物3.70%,1%NaOH抽出物25.90%,苯-醇抽出物1.33%,克拉森木素20.17%,综纤维素72.60%,戌聚糖18.57%。茎杆的纤维形态特征是,原药:平均纤维长度0.68mm,长宽比44.8,壁腔比0.37;药渣:平均纤维长度0.68mm,长宽比44.5,壁腔比0.38。研究结果表明,中药香茶菜药渣是一种可利用的制浆造纸原料。（二）碱-蒽醌法蒸煮性能:影响中药香茶菜药渣AP-AQ法蒸煮的因素:影响浆料得率的因素顺序为:保温时间、用碱量、AQ用量;影响浆料卡伯值的因素顺序为:用碱量、保温时间、AQ用量;影响残碱的因素顺序为:用碱量、保温时间、AQ用量。AP-AQ法适宜的蒸煮工艺为:用碱量22%（以NaOH计）,保温时间120min,AQ用量0.07%,蒸煮最高温度160℃,液比1:4。此蒸煮条件下浆料的得率35.40% ,卡伯值59.29,残碱15.17 g/l。AP-AQ法能显著降低浆料硬度,是生产可漂浆适合的蒸煮工艺。虽然相对于常用造纸纤维原料其得率较低（35.40%）,但是从废弃物利用的角度,仍不失为一种可取的处理药渣的方式。（三）漂白性能:D/CEpD三段漂白较佳工艺条件:总用氯量为10%（D/C、D段用氯量比7.0︰3.0）,Ep段H2O2用量1.1%。漂白浆指标:白度75.8 %ISO,p·c值1.1;D/CEpDP四段漂白较佳工艺条件:总用氯量为10%（D/C、D段用氯量比7.0︰3.0）,Ep段H2O2用量1.1%,P段H2O2用量/%为1.6%。漂白浆指标:白度80.5%ISO,p·c值0.6; D/CED1ED2五段漂白较佳工艺条件:D/C、D1段总用氯量为10%（用氯量比7.0︰3.0）,D2段总用氯量为0.9%。漂白浆指标:白度81.7%ISO,p·c值0.7;HP两段漂白较佳工艺条件:H段NaClO3用量为12%,P段H₂O₂用量为2.5%。漂白浆指标:白度70%ISO,p·c值1.0。（四）纸张物理性能:中药香茶菜药渣AP-AQ法化学浆打浆度在40°SR时,其纸张主要物理指标为:撕裂指数8.0mN·m2/g,裂断长2315.4 m,耐破指数1.3 kP·m2/g。（五）木素红外光谱谱图分析结果表明,中药香茶菜药渣原料在蒸煮中产生了较多的羧酸基团;浆料木素中的甲氧基减少较明显。综上所述,虽然中药渣香茶菜的制浆得率在一定程度上低于其它常用造纸纤维原料,但是从废弃物利用的角度,仍不失为一种可取的处理药渣的方式。

全文目录

摘要  8-10
ABSTRACT  10-15
第一章废弃植物纤维资源化利用现状  15-26
  1.1 废弃植物纤维资源类别及数量状况  15-18
  1.2 废弃植物纤维资源综合利用现状  18-22
    1.2.1 在生物能源方面的应用  18-19
    1.2.2 在纺织材料方面的应用  19-20
    1.2.3 在制浆造纸方面的应用  20-22
  1.3 中药渣用于制浆造纸研究的意义  22-23
  1.4 研究材料  23
    1.4.1 研究材料的选择  23
    1.4.2 研究材料介绍  23
  1.5 研究内容及实验方案  23-26
    1.5.1 研究内容  23
    1.5.2 研究方案及路线图  23-26
第二章香茶菜原药及药渣的化学组成及其纤维形态分析  26-38
  2.1 原料与实验方法  26-29
    2.1.1 实验原料  26-27
    2.1.2 主要仪器和试剂  27
    2.1.3 实验方法  27-29
  2.2 结果与讨论  29-37
  2.3 本章小结  37-38
第三章中药香茶菜药渣碱-蒽醌法蒸煮性能的研究  38-45
  3.1 原料和实验方法  39-40
    3.1.1 原料  39
    3.1.2 仪器与设备  39
    3.1.3 主要化学药品与溶液  39
    3.1.4 蒸煮方法  39
    3.1.5 分析方法  39-40
  3.2 结果与讨论  40-44
    3.2.1 AP-AQ 法蒸煮工艺条件的确定  40-42
    3.2.2 AP-AQ 法蒸煮性能的研究  42-44
  3.3 本章小结  44-45
第四章中药香茶菜药渣碱-蒽醌法蒸煮前后木素红外图谱分析及讨论  45-51
  4.1 研究木素的常用方法  45-46
    4.1.1 红外光谱法  45-46
    4.1.2 核磁共振法  46
  4.2 木素的制备  46-47
    4.2.1 原料木素的制备  46-47
    4.2.2 黑液中木素的制备  47
    4.2.3 AP-AQ 浆中木素的获得  47
  4.3 红外光谱分析样品的制备  47
  4.4 红外光谱的测定  47
  4.5 木素红外光谱分析  47-50
  4.6 本章小结  50-51
第五章中药香茶菜药渣碱-蒽醌法化学浆漂白特性的研究  51-62
  5.1 原料和实验方法  51-55
    5.1.1 实验原料  51
    5.1.2 实验浆料  51
    5.1.3 主要实验药品  51-52
    5.1.4 实验设备  52
    5.1.5 实验方法  52-54
    5.1.6 实验指标的测定  54-55
  5.2 结果与讨论  55-61
    5.2.1 D/CED 和D/CEp D 三段漂白  55-58
    5.2.2 D/CEpDP 四段漂白  58
    5.2.3 D/CED_1ED_2 五段漂白  58-59
    5.2.4 HP 两段漂白  59-61
  5.3 本章小结  61-62
第六章中药香茶菜药渣AP-AQ 浆打浆性能的研究  62-67
  6.1 原料和实验方法  62-63
    6.1.1 原料  62
    6.1.2 仪器和设备  62
    6.1.3 实验方法  62-63
  6.2 结果与讨论  63-66
    6.2.1 未漂浆打浆曲线  63-64
    6.2.2 未漂浆打浆实验  64-66
  6.3 本章小结  66-67
第七章结论  67-70
  7.1 香茶菜原药及药渣的化学组成和纤维形态  67
  7.2 中药香茶菜药渣碱-蒽醌法制浆性能  67-69
  7.3 中药香茶菜药渣碱-蒽醌法化学浆打浆曲线和未漂浆纸张物理性能  69-70
参考文献  70-75
致谢  75-76
附录  76

废弃植物纤维资源中药香茶菜药渣制浆造纸性能研究

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