楠竹溶解漿制漿工藝及其動力學(xué)的研究.pdf

1、本論文以楠竹為原料,研究其水預(yù)水解和蒸煮動力學(xué),并對其水預(yù)水解及硫酸鹽法蒸煮工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化研究,為竹纖維生產(chǎn)溶解漿提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。
　　 楠竹平均纖維長度屬于長纖維范疇,寬度適中,化學(xué)成分中硝酸乙醇纖維素和木素含量低于木材,且灰分、抽出物和聚戊糖含量都比木材原料高。采用楠竹生產(chǎn)溶解漿,降低其非纖維素成分,提高其α-纖維素含量足生產(chǎn)過程需要解決的關(guān)鍵問題。
　　 研究結(jié)果表明,楠竹水預(yù)水解過程中,其半纖維素溶出

2、動力學(xué)規(guī)律遵循雙向反應(yīng)模型,水解溫度是影響水解程度的主要因素。當(dāng)水預(yù)水解溫度為140℃、150℃、160℃、170℃時,其快反應(yīng)速率常數(shù)kf,x分別為1.9×10-3min-1、3.3×10-3min-1、5.6×10-3min-1、9.9×10-3min-1,慢反應(yīng)速率常數(shù)為7.4×10-5min-1、1.0×10-4min-1、4.1×10-4min-1、1.0×10-3min-1。根據(jù)阿倫尼烏斯公式得到快反應(yīng)和慢反應(yīng)活化能分別為8

3、3.29kJ·mol-1和138.79kJ·mol-1。其相應(yīng)的P因子表達(dá)式為:Pf-factor=t∫0e26.84-10017/TdtP5-factor=t∫0e44.73-16692/Tdt。
　　 建立了水預(yù)水解后楠竹硫酸鹽法蒸煮脫木素動力學(xué)模型。楠竹木素的脫除反應(yīng)為二級反應(yīng),當(dāng)蒸煮溫度為100℃、120℃、140℃、160℃時,相應(yīng)的反應(yīng)速率常數(shù)k分別為6.0×10-5、2.6×10-4、5.2×10-4、6.9×10

4、-4。根據(jù)阿倫尼烏斯公式得到水預(yù)水解楠竹硫酸鹽法蒸煮的活化能為54.60kJ·mol-1。其相應(yīng)H因子表達(dá)式為:H-factor=t∫0e26.94-8977/Tdt。
　　 楠竹水預(yù)水解硫酸鹽法蒸煮工藝優(yōu)化結(jié)果表明,水預(yù)水解階段最優(yōu)工藝條件為P因子1000;硫酸鹽蒸煮階段最優(yōu)工藝條件為H因子1000、用堿量17%(Na2O)、硫化度20%。按此工藝條件所得的楠竹本色溶解漿的α-纖維素含量為94.55%、粘度1096ml·g-1