《麥草微波輻射製漿過程基礎問題研究》是依託天津理工大學，由劉宗瑜擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：麥草微波輻射製漿過程基礎問題研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：劉宗瑜
- 依託單位：天津理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
微波輻射技術可以在原材料內部產生能量很高的高壓水蒸汽，破壞纖維紋孔膜和細胞壁，使得藥液能夠順利地滲入到內部，同時產生的高溫對木素有軟化作用。課題組已初步研究了麥草的微波輻射常壓蒸煮，結果表明該方法製漿是可行的。和傳統工藝方法相比，微波輻射技術可以在常壓的條件下，製得性能較好的漿，並能降低製漿的總能量消耗、降低化學藥品的用量和縮短製漿時間。系統地研究微波物理場下纖維、木素與水的相互作用、微波處理對纖維素層次結構和超分子結構的影響、輻射功率對纖維性質的影響；考察草類漿纖維素纖維在微波物理場作用下，結構性質、參透性、功率參數、處理條件對纖維形態結構的影響；探討微波輻射技術對植物纖維細胞壁各層次結構的作用規律， 在草漿常壓蒸煮的適宜的工藝條件下，著重從理論上剖析微波輻射常壓製漿的特異性。為微波輻射技術在製漿造紙中的實際套用提供理論基礎。
結題摘要
本項目在麥草微波輻射常壓製漿可行性研究的基礎上，對製漿過程基礎問題進行了研究。通過麥草在微波輻射場中質量變化分析以及平均孔徑的增加，證明了微波輻射對液體反應物在固相中滲透和擴散的促進作用。對纖維形態結構的影響分析得出：微波使纖維細胞壁急劇膨脹、膨鬆，即細胞腔增大，使纖維原料得到良好潤脹，利於藥液的浸透。蒸煮過程SEM形態圖顯示:微波處理破壞了木質素、半纖維素對纖維素的包裹作用，纖維素已與半纖維素、木質素分離，整體結構疏鬆。 蒸煮時間、輻射功率、固液比、NaOH含量等單因素結合正交實驗確定了鹼法製漿工藝最優條件，並進行了驗證實驗，製漿得率穩定在40%左右；且紙漿抗張指數、撕裂指數和耐破指數值均與常規紙漿相近，說明常壓下微波輻射製漿具有較好的物理特性。 利用紅外、紫外、電鏡等技術手段，研究了微波輻射鹼法麥草常壓蒸煮糖類組分、木質素等化學成分的變化以及脫木素反應歷程，揭示了蒸煮過程中物理化學作用和化學反應的規律性，給出了脫木素反應動力學方程。溫度對木質素脫除率影響較大，確定脫木素歷程分三個階段：30-60℃，初步脫木素階段，木素脫除量緩慢增加；60-70℃，大量脫木素階段，木素脫除量迅速增加； 高於70℃，殘餘脫木素階段。 研究了微波輻射技術對纖維細胞壁的各層次結構、細纖維化的影響及其規律性。纖維長寬度（0.586mm、20.3μm）及粘度檢測分析，得出微波輻射常壓蒸煮過程纖維受蒸煮條件影響較小。漿纖維超微結構圖顯示微波法所制的漿樣纖維光滑、較為硬挺，纖維之間的結合處高聚合度糖較多，從而產生了相當的粘合作用。纖維細胞的初生壁層和次生壁層也有片狀脫落的痕跡，利於纖維吸水潤脹，使內聚力減小，次生壁層與層之間滑動，細纖維化加強，使纖維之間結合更為容易。 利用微波輻射技術處理了麥草漿蒸煮黑液，對比實驗得出微波輻射處理效果明顯優於活性炭單純吸附，說明微波輻射處理黑液是通過活性炭吸附與微波誘導氧化的共同作用完成的。 麥草微波輻射製漿具有低溫、低鹼耗、常壓、製漿時間短、製漿得率高、總能量消耗低和化學藥品用量少等特點，符合節能減排要求，而且製得的紙漿性能良好。由此得到的麥草微波輻射常壓蒸煮方法機理和微波輻射常壓蒸煮方法的快捷規律及特性，為微波技術在紙漿造紙工業的套用研究提供理論基礎。項目的基礎研究為今後微波（物理場）技術在紙漿的蒸煮、漂白、原料產品的快速檢測均提供理論依據。
