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棉短绒烧碱-蒽醌法蒸煮除尘机理的研究
作者:管理员    发布于:2016-08-31 11:33:32    文字:【】【】【

  棉短绒是指轧棉后残留在棉籽壳外的那一部分纤维,按其轧棉工艺及质量的不同,可分为三类九个等级。按轧棉顺序分为三类(或道)同时又根据各道绒质量的优劣分为三级1卜21.我国绝大多数棉短绒制浆厂在蒸煮棉短绒时一般采用高温、高碱、长时间保温的蒸煮工艺。由于采用高温、高碱以及较长保温时间的蒸煮工艺,使得棉短绒的纤维素发生严重的剥皮反应和碱性水肖解造成绵纤维损伤严重,使浆的得率和粘度较低,从而导致棉纤维强度的下降;此外,棉短绒中果胶等在高温下与碱反应,生成褐色物质会吸附在棉浆的表面,最终影响棉浆的产品质量;同时,造成黑液中的有机物含量和pH值高,且色泽深,使废水治理难度加大,造成水域污染非常严重21.部分研究者13~91针对如何提高浆料的白度对棉短绒蒸煮工艺进行了研究,但目前棉浆板中仍存在着不同程度的尘埃,而迄今对棉短绒碱法蒸煮过程中尘埃度变化规律的研究尚未见报道,基于以上原因,本研究对棉籽壳烧碱一蒽醌法蒸煮过程中脱木质素的机理和棉短绒烧碱一蒽醌法蒸煮工艺对浆中尘埃度的影响进行了研究,为高效利用棉短绒资源提供理论依据。

  1原料与试验方法1.1原料采用的棉籽壳和三类一级棉短绒由甲乙涟云港)粘胶有限公司提供。

  1.2实验方法121棉籽壳成分分析棉籽壳的主要化学成分分析根据中国轻工业出版社制浆造纸分析与检验〉101中的方法进行分析。

  1.22蒸煮棉籽壳(或棉短绒)分别与化学药品混合均匀后,在8X125L回转甘油浴加热蒸煮器中进行蒸煮。

  1.23尘埃度去除率的测定先称取一定量的棉短绒浆样,在ZQ1―B抄片机上进行抄片,浆中残留的尘埃度,根据Tappi标准米用Autospece软件进行测定。

  2结果与讨论21棉籽壳化学成分分析棉短绒纤维素的含量高达90%以上,此外还含有少量的果胶、蜡、木质素和灰分等物质,这些物质在较缓和的蒸煮条件下即可除去,但由于轧棉过程中棉短绒中混入了棉籽皮和棉桃壳,这些杂质含有大量木质素,在蒸煮过程中木质素被溶出并吸附于棉纤维,处理不好使棉纤维漂白产生困难而且造成尘埃。为此分析了棉籽壳的化学成分并对其碱法蒸煮进行了研究。棉籽壳的化学成分分析见表1.表1棉籽壳主要化学成分原料苯醇提取物克拉桑酸溶木质素综纤维素戊聚糖灰分提取物/%木质素/%棉籽壳由表1可知,棉籽壳的苯醇提取物含量为244%总木质素含量高达4067%远远高于木材原料的总木质素含量,而其综纤维素的含量为6260%,比一般木材原料要低。同时灰分含量为426%比木材原料来得高,但远远低于一般草类原料。因此,棉短绒制浆时要去除尘埃,关键在于如何有效地脱除其中的木质素。

  22棉籽壳烧碱一蒽醌法蒸煮脱木质素机理众所周知,木材原料碱法蒸煮时脱木质素分为初始脱木质素、主要脱木质素和残余脱木质素三个阶段,而禾草类原料碱法蒸煮时脱木质素的阶段性明显与木材原料脱木质素的阶段性不同,其分为大量脱木质素、补充脱木质素和残余脱木质素三个阶段,这就决定了木材原料和禾草类原料碱法蒸煮时的工艺不同,尤其是用碱量、蒸煮最高温度及升温曲线等不同。由于棉短绒中含有较多的棉籽壳,而棉短绒的蒸煮在很大程度上是为了去除细小棉籽壳这些尘埃,为了更有效地在蒸煮过程中去除它们,因此,对棉籽壳烧碱一蒽醌法蒸煮时脱木质素的机理进行研究。蒸煮主要工艺条件为用碱量计)液比1:6,AQ用量005%最高温度160工蒸煮升温曲线见,研究结果见。

  由和可知,棉籽壳碱法蒸煮时,在升温过程中,即温度从室温升至100C时,棉籽壳中总木质素含量从40木质素的去除率为34 57%此与木材和禾草类原料相比,棉籽壳在碱法蒸煮初期,其脱木质素率明显高于木材原料,但比禾草类原料脱木质素率(一般为60%左右)要低;当温度从C时,浆料中总木质素含量从26.61%降至524%此阶段对原料中总木质素的脱除率达52 54%此时共脱木质素87.11%.当温度在160C的情况下继续保温60min时,浆料中的总木质素含量从473%降至2 79%,脱除率仅为48%;若继续保温,浆料中的木质素含量基本保持不变。由此可见,棉籽壳碱法蒸煮时脱木质素可分为三个阶段:从室温升至100 C时为初始脱木质素阶段,100 ~160C为主要脱木质素阶段,160 C保温期间为残余脱木质素阶段。但其在初始脱木质素阶段脱木质素率明显高于木材原料,而比禾草类原料脱木质素率要低得多;同时,当温度达到160C0时脱木质素率与禾草类原料脱木质素率接近。

  23棉短绒烧碱一蒽醌法蒸煮工艺对尘埃度去除率的影响由得知,棉籽壳在烧碱一蒽醌法蒸煮时,当温度升至160C时,木质素的去除率达到8711%其脱木质素阶段可分为初始脱木质素阶段,主要脱木质素阶段和残余脱木质素阶段。但在初始阶段木质素的脱除率要比木材原料高,而且,棉短绒中棉籽壳含量不是很高,因此,棉短绒烧碱一蒽醌法蒸煮时,不宜采用过高的温度和太长的保温时间,为此采用以下三因素三水平进行方差分析研究,用碱量为12%、表2棉短绒烧碱一蒽醌法蒸煮工艺对尘埃度的影响编号温度/C时间/min尘埃度/mm2/m2相K|关K2性K3极差R +AQ法蒸煮,蒸煮用碱量、温度和保温时间对尘埃度总面积影响的极差分别为1577 7、10351和8501,蒸煮用碱量对尘埃度总面积影响的相关系数最大,故其对尘埃的去除率影响最大;而保温时间对尘埃度总面积影响的相关系数最小,故其对尘埃的去除率影响最小;最高温度对尘埃总面积影响的相关系数为1035 1,仅次于蒸煮用碱量对尘埃去除率的影响。相关性最大的尘埃面积为16331,相关性最小的尘埃面积为554均由蒸煮用碱量所引起。故棉短绒烧碱一蒽醌法蒸煮,应严格控制好蒸煮时的用碱量和适当的温度,且不宜采用过长的保温时间,若蒸煮最高温度太高,必然导致纤维素的严重降解。因为,纤维素在碱性介质中,当温度超过150C时,就会发生碱性水解反应,同时加快了剥皮反应的进行,使纤维素的损伤加剧,最终使浆料的粘度和得率下降;同时,过长的保温时间,也势必引起纤维素严重的碱性降解。

  3结论棉短绒中一般含有大量的尘埃一主要为棉籽壳,为了研究棉短绒烧碱一蒽醌法蒸煮工艺对尘埃去除率的影响,为此对棉籽壳烧碱一蒽醌法蒸煮脱木质素规律进行了研究,通过研究得知,棉籽壳碱法蒸煮时,在升温至100C树脱除3457%的木质素;到160C时,木质素的脱除率达到8711%.因此,棉籽壳烧碱一蒽醌法蒸煮脱木质素阶段性可分为初始脱木质素、主要脱木质素和残余脱木质素三个阶段。

  棉短绒烧碱一蒽醌法蒸煮时,浆料中的尘埃度的去除与蒸煮用碱量、最高温度及保温时间有关,其对尘埃度总面积影响的极差分别为15777、10351和850.1,由此可见蒸煮用碱量对尘埃度总面积影响的相关系数最大,故其对尘埃的去除率影响最大;其次为蒸煮最高温度,影响最小的工艺参数为保温时间。因此,棉短绒烧碱一蒽醌法蒸煮,不宜采用(下转第35页)5结语通过以上对生活用纸行业隐性竞争力的分析可知,在较深的层面上,我国生活用纸总体上基本不具有竞争力,这同显性分析的结果相一致,其主要限制因素在于生产要素匮乏、部分企业机制不灵活、产业国际化水平低等。因此,总结上述显性及隐性两个层面的分析,可得出本文的最终结论:我国生活用纸行业目前基本不具有竞争力。

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