1. 研究目的与意义
当今世界范围内造纸纤维原料短缺、森林资源匮乏以及环境保护问题日益突出,以木材为主要原材料的造纸业正努力节约资源,减少污染排放。追求生产清洁化、节约资源化、林纸一体化和产业全球化正不断成为现代造纸工业的发展目标。
在制浆造纸过程中,一般将造纸纤维原料中的那些能通过直径75μm的圆孔或者200目筛眼的部分称为细小纤维。细小纤维比表面积大,表面电荷明显高于长纤维组分,因此具有更高的保水值及更低的滤水性,对化学品的吸附性能更强。但因其尺寸小,在抄纸过程中容易流失,会对纸机留着、滤水、白水回收系统、助剂效用、干燥速度等产生明显的影响,不仅如此,它还会影响到纸张的多种性能,如纸张结构、物理强度性能、光学性能等。细小纤维进入废水系统后,使废水物化处理产生大量的造纸废渣污泥,如果能够将这些废渣中的纤维加以充分利用,不仅能减少造纸纤维原料的消耗量,还能有效解决造纸废渣污泥排放带来的一系列问题,无疑会对我国造纸工业的清洁生产和循环经济产生非常重要的意义。
随着造纸工业的发展和白水封闭循环的实现,细小纤维对造纸系统的影响越来越被关注。研究白水中的细小纤维可以更好地认识细小纤维的特性及作用,对造纸过程和纸张的性质进行更好的控制。
2. 国内外研究现状分析
在制浆造纸过程中,一般将造纸纤维原料中的那些能通过直径75μm的圆孔或者200目筛眼的部分称为细小纤维。细小纤维比表面积大,表面电荷明显高于长纤维组分,因此具有更高的保水值及更低的滤水性,对化学品的吸附性能更强。但因其尺寸小,在抄纸过程中容易流失,会对纸机运行及纸张的性能产生很大的影响。随着造纸工业的发展和白水封闭循环的实现,细小纤维对造纸系统的影响越来越被关注。研究白水中的细小纤维可以更好地认识细小纤维的特性及作用,对造纸过程和纸张的性质进行更好的控制。
最初人们认为细小纤维本身就是造纸原料,它们的回用不会对生产造成不利的影响,还可以充分利用原料节约成本,但后来的研究表明白水中的细小纤维和原料中的细小组分在种类上不同,那些形成氢键能力较低的细小纤维留着率很低,从而在白水中的浓度很高。白水中的无机盐、填料、dcs会随着白水封闭循环程度的提高而不断积累,白水中的细小纤维因为吸附性能强的特性,在表面吸附有较多的有机抽出物,影响了细小纤维与纤维之间的氢键的形成,所以回用白水中的细小纤维会使纸页的强度和光学性能发生改变,并对纸机的运行产生不良的影响。
对细小纤维的研究一般包括形态、尺度分布、化学性质、表面电荷等及其对成纸及纸机运行性能的影响。
3. 研究的基本内容与计划
(1) 采取几种分离方法将造纸白水中细小纤维分离出来。
(2) 将分离出的细小纤维进行筛分。
(3) 对细小纤维基本物理形态及表面化学特性等进行研究。
4. 研究创新点
(1) 本研究提出直接以造纸厂白水中分离出细小纤维为分析对象,贴合生产实际情况,针对性强。
(2) 采用酶解的方法分析细小纤维。用纤维素酶可有效水解纤维素得到单糖,这种生化反应条件温和,具有高选择性和高催化性。
(3)采用膜分离的方法结合其他物理分离方法,分离细小纤维。
