漂白桉木浆细小纤维表面化学特性研究

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纸浆中的细小纤维有原生细小纤维(P200)与磨浆时产生的细小纤维(P’200)两类,本论文主要对P200与P’200的化学组成、物理形态、表面化学特性等进行研究分析,研究它们的表面化学特性在pH值、电导率影响下的区别。此外,本论文探索纸浆比表面积、叩解度和保水值之间的关系,希望建立三者之间的数学模型。 KP法漂白桉木浆经筛分可得P200,由长纤维打浆后筛分得P’200,筛分过的纤维进行去离子处理。对细小纤维的物理形态进行观察,P200主要是薄壁细胞和晚材导管分子,P’200主要是打浆过程中产生的纤维碎片。用容量法测定细小纤维聚戊糖含量,P200的聚戊糖含量有26.156%,P’200仅有20.06%。P200的羧基含量为6.386mmol/100g绝干浆,P’200为5.484mmol/100g绝干浆。P200的灰分为1.1730%,P’200为0.2056%。BET氮吸附法测定比表面积,P200比表面积为14.36m2/g,P’200为91.66m2/g。 P200阴离子需求量在pH值为6时,最高达13.354×103meq/g;当pH值为8时,P’200阴离子需求量最大为11.462×103meq/g。P200和P’200阳离子需求量随pH值升高基本呈上升趋势,且P’200比P200阳离子需求量大。P200和P’200的CTR值均小于1,呈“净负电荷性”,在中性条件下CTR值最大。细小纤维的保水值随着系统pH的升高而增大。P200的电导率为2940μs/cm时,阴离子需求量和阳离子需求量达最大值;P’200的电导率为1871μs/cm时,阴离子需求量和阳离子需求量为最大值,电导率继续增加,细小纤维的阴离子需求量和阳离子需求量呈下降趋势。CTR值均小于1,P200的CTR值比P’200大。纸浆系统电导率的升高对P200的保水值影响较小。随着电导率升高,P200和P’200的叩解度呈下降趋势,保水值随电导率升高,先上升后下降。当电导率升到3850μs/cm时,P200保水值最高达到342g。当电导率为947μs/cm时,P’200保水值最高达为452g。 对纸浆的保水值与比表面积、打浆度之间的关系进行了探讨,经对数回归初步建立了它们的数学模型。pH值—比表面积(x)—保水值(y):y=[0.867(pH)2-11.705(pH)+136.4]Ln(x)+[-1.4266(pH)2+18.246(pH)-22.001];电导率(E)—比表面积(x)—保水值(y):y=[1271.5(E)2-456.1(E)+138.59]Ln(x)+[-1261.1(E)2+481.63(E)-14.912];pH值—叩解度(x)—保水值(y):y=[0.6563(pH)2-9.6074(pH)+92.696]Ln(x)+[-1.9134(pH)2+25.964(pH)-108.4]:电导率(E)—叩解度(x)—保水值(y):y=[878.54(E)2-322.88(E)+95.887]Ln(x)+[-2333.5(E)2+897.24(E)-127.27]。 根据P200和P’200的化学组成、物理形态、表面化学特点,以及它们在湿部化学特性的差异性,为深入认识不同细小纤维的电化学行为及其湿部化学控制提供了理论基础。而纸浆保水值、比表面积及打浆度之间数学模型的建立,有可能对纸浆的湿部化学参数提供一个方便简洁的评价判断方法。
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