《蒽醌在鹼法製漿過程中傳質機理的研究》是依託華南理工大學，由柴欣生擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：蒽醌在鹼法製漿過程中傳質機理的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：柴欣生
- 依託單位：華南理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
在目前使用最普遍的、利用鹼法（含硫酸鹽法）來生產化學漿的生產中，蒽醌被公認為可顯著加快脫木素並提高紙漿得率最有效的蒸煮助劑。然而，與木材原料中含量高於70%的綜纖維素相比，現行鹼法製漿所取得的50%左右的得率還有進一步提高的空間。因此，進一步探索影響蒽醌發揮其功效的因素，如蒸煮過程中蒽醌在木片中的傳質規律等，將對最大限度的提高蒽醌的作用效果及新製漿工藝的開發起到重要的作用。本項目基於對蒽醌在蒸煮藥液和木片中的濃度分布的測定，揭示蒽醌在複雜蒸煮過程中的傳質機理，同時，對鹼法製漿蒸煮過程中蒽醌對纖維組分與蒸煮藥液的化學組成的影響以及其本身含量的變化進行考察，從而確定製約蒽醌在木片中有效傳質的主要因素。最終，本研究將在不改變現有製漿設備的前提下，以達到確保蒽醌加速木素脫除的同時最大程度減少碳水化合物的降解，進而提高化學漿的得率，為製漿工業原材料的高效利用、節能減排新工藝的研發，提供理論的指導。
結題摘要
鹼法製漿（含硫酸鹽法）是目前使用最普遍的製漿方法，其得率為50%左右，與木材原料中綜纖維素含量為70%相比，仍有提升的空間。蒽醌作為最有效的蒸煮助劑，可顯著加快脫木素並提高紙漿得率。因此進一步探索影響蒽醌發揮其功效的因素，將對最大限度的提高蒽醌的作用效果及新製漿工藝的開發起到重要的作用。本研究首先建立了一種普遍適用、簡單、準確的測定蒸煮過程中木片和藥液中蒽醌濃度的分析方法，此方法是基於用連二亞硫酸鈉在鹼性條件下將蒽醌還原成蒽氫醌，然後在505nm處檢測蒽氫醌的吸光度而建立的。其次研究了液比對硫酸鹽法蒸煮過程中脫木素的影響，建立了基於蒸煮液比、紙漿修正卡伯值預測溶解木素量的數學方程，並以蒸煮效率，殘餘有效鹼，紙漿黏度，粗漿得率，粗渣率以及紙漿纖維長度均一性為參考條件選擇出了合適的蒸煮液比：4.5，為後續超微細蒽醌擴散滲透的機理及套用的研究提供依據。並建立了一種快速測定速生桉木鹼法製漿黑液中殘餘有效鹼的方法，即向黑液中加入適量BaCl2溶液後，採用標準鹽酸溶液直接滴定，省去了標準滴定法中樣品靜置沉澱及過濾等步驟，成功建立了一種操作簡單、準確性好，並適用於生產中對速生桉木黑液殘餘有效鹼的快速測定法，提高了本課題研究中黑液中殘餘有效鹼檢測的效率。在以上工作的基礎上，將本研究中利用球磨法製備的含量高、粒徑小、粒徑分布均一的超微細蒽醌懸浮液，在合理的工藝條件下套用於桉木硫酸鹽法製漿，結果表明此超微細蒽醌懸浮液可提高脫木素效率至普通蒽醌的1.8倍，也明顯提升了紙漿得率，降低了蒸煮最高溫度或保溫時間，節約了有效用鹼量，並大幅度地降低了黑液中碳酸根離子的含量，未添加蒽醌及添加常規蒽醌製漿的碳酸根產生量分別是其1.5和1.25倍。顯然，這對於降低蒸煮後續鹼回收工段的結垢危害、提高鹼回收效率、降低鹼回收運營成本將產生十分積極的效應。並且超微細蒽醌懸浮液的使用使得甲醇的生成量降低了30%，這將進一步大幅度地降低製漿廠的VOC排放量。至此本課題已發表20篇SCI文章， 19篇中文核心期刊的文章，並申請了2篇發明專利（專利號分別為201310567506.6、201310455281.5）及2篇實用新型專利（專利號分別為：201320719120.8、201320608848.3）。
