丁香醛為天然介體的楊木硫酸鹽漿電化學脫木素研究.pdf

1、紙漿含氯漂白對環(huán)境具有一定的危害性,尋求環(huán)境友好的綠色漂白技術一直受到制漿造紙科研工作者們的重視和關注。電化學脫木素技術是一種將電化學技術與紙漿脫木素相結合的脫木素技術。本論文是在課題組前期研究的基礎上進行的相關研究工作,針對電化學介體脫木素過程中人工合成介體價格昂貴,丟失嚴重等問題,嘗試采用天然小分子物質作為介體進行紙漿的天然介體電化學脫木素。實驗中以楊木硫酸鹽漿為原料,建立了天然介體電化學脫木素體系,同時對建立的電化學脫木素體系進行

2、了脫木素工藝條件及后續(xù)漂白和相關機理的研究。
　　本論文主要采用丁香醛作為天然介體物質進行電化學脫木素實驗研究,主要包括電化學脫木素天然介體選擇及反應介質的優(yōu)選,電化學天然介體脫木素影響因素的探討,電化學天然介體脫木素漿料后續(xù)可漂性研究以及電化學天然介體脫木素過程中丁香醛中間體的產(chǎn)生規(guī)律的初步研究四部分內容。
　　首先,在對漆酶介體體系中采用植物小分子酚類物質作為介體研究進行分析的基礎上,本論文提出采用植物中普遍存在的天然小

3、分子酚類化合物作為電化學脫木素的催化介體的構想,意在從植物小分子酚類化合物中尋找一種能夠具有電化學催化效果的天然介體物質。經(jīng)過分析與研究,本論文選擇了植物小分子酚類衍生物中具有催化潛力的丁香醇、丁香醛、乙酰丁香酮、對香豆酸、香草醛等作為備選介體,經(jīng)過篩選與實驗我們得出,丁香醛具有較好的催化性能,適于用作電化學脫木素的催化介體。鑒于整個反應體系是在溶液中進行,因而要求介體物質能夠很好的溶解在反應介質中,為提高丁香醛的溶解性,本論文對電解溶

4、液的組成進行了初步探討,得出當電解液中乙醇體積與溶液總體積比為1:4時,電化學脫木素效果較佳。
　　其次,在前一章研究的基礎上,以楊木硫酸鹽漿為原料,利用釕鈦涂層電極為陽極,不銹鋼材料為陰極并以丁香醛(C9H8O3)作為介體物質,對原料進行了電化學介體脫木素實驗。實驗中,我們對影響脫木素效果的主要工藝條件進行了探討,得出采用丁香醛作為天然介體較為合適的脫木素工藝條件為丁香醛(C9H8O3)濃度1.0mol/L,電壓1.8V,溫度4

5、5℃,時間5.5h,pH值4.0-5.0,硫酸鈉用量0.05mol/L。該條件下,處理效果最佳時紙漿Kappa值從18.5降至13.5,粘度從1185mL/g降至1109mL/g,脫木素效果較好。
　　再次,我們對采用電化學介體脫木素處理(EM段)過的漿料,進行過氧化氫漂白(P)和二氧化氯漂白(D)的后續(xù)漂白,形成了含 EM段的紙漿TCF漂白流程和ECF漂白流程,采用所得漂白流程對楊木硫酸鹽漿進行漂白并檢測漂白效果。經(jīng)過電化處理后

6、的漿料采用EQP漂序進行漂白時最終所得漿料的白度可達到81.2％ISO。經(jīng)過電化學脫木素處理后漿料采用EpD0D漂序漂白時,在 D0段和D段二氧化氯用量為分別為1.5％時,漂白紙漿的白度可達84.1％ISO,而粘度仍舊維持在880mL/g以上。
　　最后,對電化學天然介體脫木素過程中丁香醛中間體的產(chǎn)生規(guī)律進行了初步研究,分別研究了在不同電壓、溫度、pH值條件下電化學脫木素反應體系中氧化性的介體中間體的產(chǎn)生規(guī)律。另外,還對反應介質的

7、組成對天然介體物質丁香醛轉變?yōu)橹虚g體的規(guī)律以及中間體與漿料的反應性能進行了探討。結果表明,丁香醛的氧化電勢與還原電勢分別為1.28V和1.33V,且氧化電勢與還原電勢相差較小,具有一定的反應可逆性。在電化學催化體系中,適當提高電解槽電壓、升高溫度以及維持合適的pH值均能有效縮短丁香醛中間體達到較高濃度所需要的時間,提高產(chǎn)生丁香醛中間體的效率。電解液中添加乙醇,提高了丁香醛的溶解性能有效提高丁香醛中間體產(chǎn)生速度和最高濃度,更加有利于脫木素