木聚糖酶处理改进阔叶木溶解浆性能的研究

以阔叶木溶解浆为原料,采用木聚糖酶进行处理以提高浆料的α-纤维素含量、碱溶解度和Fock反应性能等各项指标,满足黏胶纤维以及纤维素衍生物产品对浆粕的质量要求。实验主要探讨酶用量和处理时间对各项性能的影响。结果表明,木聚糖酶用量为10I U/g绝干浆,处理时间为90min时,所得溶解浆的α-纤维素含量93.7%,聚合度680,聚戊糖含量5.4%,碱溶解度S10、S18分别为8.1%、7.2%,Fock反应性能提高到70%,纤维长度基本保持不变,扭结指数有所下降,纤维变得疏松柔软,表面更加粗糙。经过木聚糖酶处理后,溶解浆的各项性能得到提高,能够满足后续黏胶纤维生产的要求。     

采用冷碱抽提工艺改善溶解浆

纤维素纯度是溶解浆质量的首要要求。本研究采用冷碱抽提工艺，对溶解浆进行纯化处理，探讨了冷碱抽提主要工艺条件对抽提效果的影响；并与聚木糖酶处理工艺进行对比。结果表明，碱浓是影响抽提效果的最主要因素，在碱浓22%、浆浓20%、温度35℃、时间1 h抽提条件下，某预水解硫酸盐阔叶木溶解浆的α-纤维素含量由94.84%提高至98.51%；冷碱抽提对聚木糖类半纤维素具有很高的选择性,聚葡萄糖甘露糖类半纤维素需要冷碱抽提碱浓达到10%以上开始溶出；冷碱抽提在提高溶解浆纤维素纯度方面的作用明显优于聚木糖酶处理。     

表面活性剂改善黏胶级竹溶解浆的反应性能

采用太古油（TRO）、聚氧乙烯蓖麻油（PCO）、聚醚多元醇（PP）3种表面活性剂对竹溶解浆原料进行处理，以改善竹溶解浆的反应性能；考察了不同表面活性剂及其用量对竹溶解浆Fock反应性能及黏胶过滤性能的影响，得到竹溶解浆反应性能改善效果最佳的表面活性剂及其优化用量，并研究了Fock反应性能与黏胶过滤性能的关系；分析及比较了上述3种表面活性剂在最优条件下对竹溶解浆的孔隙结构及比表面积、碱液的表面张力、黏胶流变行为的影响，揭示了表面活性剂改善竹溶解浆反应性能的机理。结果表明，TRO对竹溶解浆反应性能的改善效果最优，最佳用量为1.5%，此时，Fock反应性能及黏胶过滤值分别为81.7%和96.9 s，且当Fock反应性能超过77%时，所得的黏胶均能够达到过滤要求；TRO对竹溶解浆比表面积及孔隙结构的改善效果最好，并显著降低碱液的表面张力和提高黏胶的表观黏度，这与竹溶解浆反应性能的改善一致。     

针叶木化学浆高温液态水处理制浆粕工艺研究

以针叶木化学浆为原料,采用高温液态水工艺进行降解、次氯酸钠氧化调整聚合度和碱精制,制备化纤用浆粕,并研究主要影响因素,如有效氯用量、温度、时间及浆浓等对浆料甲纤含量及聚合度的影响。结果表明:在浆浓9%、温度180℃、时间40min的条件下对针叶木浆进行高温液态水处理,纸浆甲纤含量为88.47%,聚合度降低到768;在有效氯用量2.0%、温度50℃、时间1h的条件下对高温液态水预处理后的纸浆进行次氯酸钠氧化,纸浆甲纤含量达到91.54%,聚合度降低到528;在用碱量13%、20℃的条件下精制纸浆1h,浆粕的甲纤含量达到95.85%,聚合度达到536,浆粕的总得率为73.46%,甲纤含量和聚合度均可以满足黏胶纤维用浆粕的要求。     

羧乙基化法制备纳米纤化纤维素

以阔叶木为原料,采用丙烯酰胺与氢氧化钠溶液对纤维素进行羧乙基化处理,引入羧乙基基团,然后在高压均质的条件下制备纳米纤化纤维素。研究丙烯酰胺用量、氢氧化钠用量、反应温度和反应时间对羧乙基含量的影响。单因素实验最优制备条件为丙烯酰胺用量1.89 g·g^-1绝干浆,氢氧化钠用量1.51 g·g^-1绝干浆,反应温度90℃,反应时间5h;对不同羧乙基含量的纳米纤化纤维素的性能进行表征,包括:长度、直径、长径比、聚合度和透过率。结果表明:羧乙基含量越高,尺寸和聚合度越小,透过率越高。当羧乙基含量1.89 mmol·g^-1时,纳米纤化纤维素的直径为20nm左右,长度为1.5μm左右,长径比为80左右,在800 nm处透过率为83.89%,聚合度为265。     

纤维素酶处理改善黏胶纤维级溶解浆反应性能的研究

采用内切纤维素酶对黏胶纤维级溶解浆进行处理，研究了酶处理对溶解浆反应性能、黏度、纤维形态、结晶度、孔隙尺寸及比表面积的影响，并利用扫描电子显微镜对处理前后的纤维表面进行观察。结果表明，纤维素酶处理能够显著改善黏胶纤维级溶解浆的反应性能，优化的处理工艺条件为酶用量0.08 IU/g绝干浆，处理时间15 min，处理温度55℃，pH值5.0，此条件下制得的溶解浆的Fock反应性能提高了27.6%，黏胶过滤值由最初的不通过变为顺利通过；黏度和纤维素分子质量略微下降，纤维形态基本不变，纤维表面孔隙尺寸和比表面积显著增大；纤维表面出现明显的纤维剥落和孔隙。     

金属离子及酸处理对竹溶解浆反应性能的影响

研究了6种金属离子（Ca²⁺、Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、Mn²⁺及Mg²⁺）对竹溶解浆Fock反应性能的影响,再利用HCl单独酸处理及引入螯合剂二乙烯三胺五乙酸（DTPA）的酸处理,探讨了pH值及DTPA用量对竹溶解浆Fock反应性能、灰分、白度及聚合度等的影响。结果表明,浆中的金属离子,尤其是铁离子,显著降低竹溶解浆的Fock反应性能。降低pH值有利于竹溶解浆反应性能的提高,与此同时,竹浆灰分含量及聚合度逐渐降低,白度不断提高。在最佳pH值3.0的环境下,Fock反应性能由未处理时的68.3%提高至72.7%,而酸处理进一步联合DTPA对提高反应性能的效果甚微。     

利用高碘酸钠选择性氧化阔叶木浆

高碘酸钠(NaIO4)选择性氧化纤维素得到双醛基纤维,提供了活性反应部位,可引入其他带电基团,增加纤维的润胀能力和分散特性,有利于制备微纤化纤维素(MFC)时机械处理过程中纤维的分丝帚化。采用正交实验分析了反应时间、反应温度、氧化剂用量和浆浓对NaIO4选择性氧化阔叶木浆的影响,通过测定醛基含量和聚合度分析主要影响因素,优化反应条件,同时探讨了打浆预处理以及体系的pH值对氧化反应的影响。结果表明,浆料的醛基含量随着氧化过程温度的升高、时间的延长、氧化剂用量和浆浓的增加而增加,聚合度则呈现下降的趋势。NaIO4用量对氧化阔叶木浆纤维的醛基含量和聚合度的影响最为显著,浆料的打浆预处理对NaIO4的氧化反应影响不明显,反应体系pH值的影响较为明显。NaIO4氧化阔叶木浆的优化条件为:反应温度45℃,反应时间2~3 h,NaIO4用量50%,浆浓2%~3%,pH值5~6。     

麦草浆的生物漂白

采用聚木糖酶和漆酶对麦草浆进行漂前生物预处理。聚木糖酶预处理的最佳条件为:p H值5.5,温度60℃,聚木糖酶用量6 IU/g,预处理时间75 min,搅拌速率80 r/min。漆酶催化脱木素的最佳条件为:p H值3.5,温度60℃,漆酶用量22.5 IU/g,介体用量1.5%,脱木素时间10 h,搅拌速率120r/min。聚木糖酶预处理可破坏木素-碳水化合物复合体的结构,降低纸浆中己烯糖醛酸含量。与无聚木糖酶预处理纸浆相比,聚木糖酶预处理纸浆卡伯值降低幅度较大,如X(聚木糖酶预处理)-L(漆酶催化脱木素)-E(碱性过氧化氢抽提)漂白浆的卡伯值较L-E漂白浆低7.2%,X-LM(漆酶/介体体系催化脱木素)-E漂白浆的卡伯值较LM-E漂白浆低24.8%。依次使用聚木糖酶和漆酶处理可有效提高纸浆生物漂白的效果。     

耐热耐碱聚木糖酶预处理对麦草浆ECF漂白的影响

研究了高纯度耐热耐碱聚木糖酶对麦草浆预处理的选择性及对ECF漂白(D0 ED1 D2漂序)的影响.结果表明,高纯度耐热耐碱聚木精酶对麦草浆顶处理的选择性较高,有明显的助漂效果.当聚木糖酶用量4.0 IU/g、卡伯因子0.21时,D0ED1D2终漂浆白度可达90％,比对照浆(未经聚木糖酶预处理的D0ED1D2终漂浆)高近3个百分点;当漂到与对照浆相同白度(87％)时,聚木糖酶预处理可使D0段的ClO2用量减少23.5％(相当于14％的总ClO2用量).