制浆造纸学习.pptx
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1、一、纤维细胞壁的结构胞间层 middle lamella初生壁 primary wall次生壁外层 secondary wall 1次生壁中层 S2次生壁内层 S3第1页/共66页第2页/共66页第3页/共66页化学成分在纤维中的分布木素木素纤维素纤维素 半纤维半纤维素素ML 90%10%P70%10%20%S140%35%25%S215%55%35%S35%55%40%第4页/共66页二、制浆造纸第5页/共66页二、制浆造纸造造纸纸 制制浆浆纸浆 植物 纸第6页/共66页(一)制浆v什么是制浆?将造纸原料分散为单根纤维的过程叫制浆,获得的产品称为纸浆。制浆目的:溶出原料中的木素,使原料分离成
2、单根的纤维,增加纤维的比表面积(单位重量纤维的表面积)。第7页/共66页(一)制浆制浆的要求:制浆的要求:在纤维尽量不受或少受损失的前提下,消耗较少的动力,将植物纤维分离成单体纤维,使浆料具备一定的比表面积和交织性能,为纤维之间的重新结合创造条件。备料备料制浆制浆洗涤洗涤筛选筛选漂白漂白纸浆纸浆制浆的基本过程第8页/共66页(一)制浆v备料:制浆前把粗长的木材、禾草切成小块的料片并去除杂质的操作。v备料的基本过程:1 原料的贮存2原料的处理3处理后料片的输送和贮存第9页/共66页备料备料二、原料场的基本要求二、原料场的基本要求 防火与安全防火与安全:防止自燃、雷击、人为事故等排水排水:保证排水
3、沟畅通;注意垛基构造通风通风:通风道、垛间距离、垛的长度方向运输运输:原料特点、运输设备照明照明:照明灯塔、埋设电缆注意:堆垛方法、堆垛规格、堆垛间距第10页/共66页备料三、原木的贮存 1.水上贮存:均匀水分,防止腐烂,简化搬运操作;沉底与污泥问题等2.地面贮存:降低水分与树脂含量,腐烂变质问题;注意:堆垛方法、堆垛规格、堆垛间距第11页/共66页备料削片机削片机第12页/共66页(一)制浆 制浆方法:第13页/共66页(一)制浆化学法制浆(CP,Chemical Pulping)W原理:用化学药液蒸煮料片,在高温下化学药剂与料片中的木素反应生成水溶物,使纤维分离分散成为浆料。W木素从植物原
4、料中溶解在水溶液中,可采用的方法:木素从植物原料中溶解在水溶液中,可采用的方法:增加增加木素的脂肪族和芳香族木素的脂肪族和芳香族羟基或羧基的数量,来提高其亲水羟基或羧基的数量,来提高其亲水性;性;降解木素大分子为较小的降解木素大分子为较小的能溶解在水中的碎片;能溶解在水中的碎片;把亲水取代基与木素大分子相连接把亲水取代基与木素大分子相连接,使它的衍生物可溶于水中,使它的衍生物可溶于水中第14页/共66页(一)制浆通常采用的化学试剂为:酸法制浆碱法制浆亚硫酸盐法:SO32-烧碱法:NaOH硫酸盐法:NaOH+Na2S化学药剂石灰法:Ca(OH)2第15页/共66页碱法制浆蒸煮原理SH-SH-OH
5、-SH-、OH-等离子和木素发生亲核反应,使木素大分子的醚键断裂,大分子变成小分子,并且亲液性的酚羟基增加,木素的亲液性增强,使木素自木片中溶出。第16页/共66页(一)制浆SO32-或HSO3-和木素发生亲核反应,生成木素磺酸,木素磺酸与溶液中的盐基结合,生成木素磺酸盐,从木片中溶解出来。酸法制浆蒸煮原理酸法制浆蒸煮原理第17页/共66页化学法制浆中纤维素的分解1、碳水化合物的降解反应:剥皮反应,100C以上开始;碱性水解,150C以上开始第18页/共66页(一)制浆化学浆的特点:J 这种方法制得的纸浆大致保留了纤维的天然长度,去除了大部分木素,能用来生产强度高、柔软的高档纸;L缺点:得率低
6、,污染大。第19页/共66页(一)制浆化学法制浆方法比较第20页/共66页化学法制浆工艺 化学药液 原料备料装锅蒸煮(升温、放汽、保温)黑液 放锅洗涤筛选漂白纸浆(漂白浆)本色浆 漂白剂第21页/共66页化学法制浆工艺v 蒸煮过程:主要是脱木素的过程。(蒸煮曲线)蒸煮温度:155180 蒸煮时间:1.5h2h 蒸煮设备:间歇式和连续式、通常使用立式的蒸煮锅第22页/共66页蒸煮条件的确定在100C以前,蒸煮液浓度有所下降,但木素基本没有溶出,此阶段碱液向原料内部浸透,主要溶解的物质是原料的淀粉、果胶、脂肪、树脂及低分子量的半纤维素。初始脱木素阶段:100150C这一升温阶段,蒸煮液浓度继续下降
7、,但木素溶出仅26.6%(对原木素)。大量脱木素阶段:150175C(最高温度),木素溶出63.2%(对原木素),此时,木片已分散成浆。残余木素脱除阶段:碱液浓度继续下降,但木素溶出只有8%(对原木素),这一阶段碳水化合物降解较多。第23页/共66页化学法制浆工艺洗涤与筛选 洗涤:通过挤压、过滤等作用将废液从纸浆当中分离出来其中:黑液:碱法制浆的废液 红液:酸法制浆的废液 洗涤设备:常用真空洗浆机、压力洗浆机 洗涤方式:多段逆流洗涤第24页/共66页化学法制浆工艺筛选:将纸浆中的杂质分离去除的过程。筛选设备:振动筛、离心筛、锥形除渣器第25页/共66页框式摇摆筛第26页/共66页离心式筛浆机第
8、27页/共66页化学法制浆工艺v碱回收 利用加热、蒸发和燃烧有机物的方法将废液中的无机物如Na2S和Na2CO3进行苛化(即加入Ca(OH)2),最终废液中生成NaOH,重新送入蒸煮工段使用。减少了造纸废液对环境的污染循环利用化学药剂回收利用废液中的木素第28页/共66页化学法制浆工艺v漂白:除去浆中的残留木素或者改变木素发色基团的以提高纸浆的白度白度:白色或接近白色的纸和纸板表面对蓝光的反射率相对于蓝光照射氧化镁标准白板表面时反射率之比,称为白度,以%表示。未漂浆漂白浆第29页/共66页化学法制浆工艺漂白方法:a.氧化性漂白:利用氧化剂除去浆中残留木素及发色物质F 特点:漂白白度高,稳定性好
9、,保持持久,纸和纸板长期存放不褪色F漂白剂:ClO2 NaClO H2O2 Na2S2O3b.还原性漂白:利用化学药剂破坏纸浆中的发色基团,使纸浆变白F特点:漂白剂不起脱木素作用,只能脱色,稳定性差,易产生“返黄”现象。F漂白剂:Zn2S2O4、硼氢化钠等,但还原漂剂价格高第30页/共66页机械法机械法用物理方法将植物纤维原料分散成纤维,生产过用物理方法将植物纤维原料分散成纤维,生产过程中不使用任何化学药品。机械法分为磨石磨木程中不使用任何化学药品。机械法分为磨石磨木浆和木片磨木浆浆和木片磨木浆。原理:原理:通过机械摩擦、剪切、撕裂、切割等作用将原料分通过机械摩擦、剪切、撕裂、切割等作用将原料
10、分散成纤维散成纤维特点:特点:得率高,无污染得率高,无污染。因保留了所有成分。因保留了所有成分(杂细胞、木素杂细胞、木素)及对纤维的切断,使得用这种浆生产的纸强度低、发脆,及对纤维的切断,使得用这种浆生产的纸强度低、发脆,漂后发黄等。漂后发黄等。第31页/共66页将一定长度的原木送入磨木机内,利用原将一定长度的原木送入磨木机内,利用原将一定长度的原木送入磨木机内,利用原将一定长度的原木送入磨木机内,利用原木与高速旋转的磨石之间的摩擦力,在磨木与高速旋转的磨石之间的摩擦力,在磨木与高速旋转的磨石之间的摩擦力,在磨木与高速旋转的磨石之间的摩擦力,在磨石的挤压、剪切和摩擦作用下,使原木离石的挤压、剪
11、切和摩擦作用下,使原木离石的挤压、剪切和摩擦作用下,使原木离石的挤压、剪切和摩擦作用下,使原木离解成单根纤维,再用水把纤维从磨石表面解成单根纤维,再用水把纤维从磨石表面解成单根纤维,再用水把纤维从磨石表面解成单根纤维,再用水把纤维从磨石表面冲刷下来,即成磨木浆。冲刷下来,即成磨木浆。冲刷下来,即成磨木浆。冲刷下来,即成磨木浆。磨石磨木浆磨石磨木浆(SGW)(SGW)磨石料箱第32页/共66页指木片在两个相对旋转的磨盘间,指木片在两个相对旋转的磨盘间,指木片在两个相对旋转的磨盘间,指木片在两个相对旋转的磨盘间,利用磨盘与木片及木片与木片之间利用磨盘与木片及木片与木片之间利用磨盘与木片及木片与木片
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