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          大連工業大學平清偉教授團隊: 高得率竹漿漂白過程中乙醇對H?O?分解規律的影響

          閱讀次數:     發布時間:2024-01-26 16:35:37

                 本研究采用氣量法研究了乙醇介質抑制H2O2無效分解的機理和提高高得率竹漿漂白的效果。主要探討了乙醇質量分數、反應溫度等參數對分解反應速率常數(k)和反應活化能(Ea)的影響規律,并對比了乙醇介質對漂白高得率竹漿的白度、返黃值和機械強度的影響。結果表明,乙醇介質通過降低k值和Ea值可以有效抑制H2O2的無效分解;乙醇質量分數升高,抑制H2O2分解能力增強,質量分數50%的乙醇抑制效果較好;與水介質相比,高得率竹漿在50%乙醇-水介質中進行H2O2漂白,漂后漿白度提高了117.4%,返黃值下降了72.2%,紙張抗張指數提升了60.9%。

                 過氧化氫(H2O2)是一種常用的化合物,在純液體形式下,具有獨特的淡藍色。因其化學結構和不成對電子,H2O2是一種強氧化劑。H2O2作為一種“綠色”試劑,被廣泛應用于化工、紡織、造紙、軍工、電子、航天、醫藥、建筑及環境保護等行業。H2O2漂白是工業上廣泛使用的主要漂白方法,這是因為H2O2是業內最有效和最實用的漂白化學品。

                 紙漿漂白過程主要是基于H2O2可控分解為HOO-(或超氧負離子O−2O2-)與木質素發色基團的反應,來提高漂白紙漿白度。然而,H2O2在堿性條件下或過渡金屬離子的存在,都會導致其無效分解,生成氧氣(H2O2→1/2O2+H2O),使漂白效果下降。有研究發現,在乙醇-水介質中進行H2O2漂白,可以提高漂白效果。但乙醇介質如何提升漂白效果,尚未見系統研究的報道。本研究對比分析了乙醇對H2O2分解為氧氣的反應速率常數和活化能變化規律,探究了乙醇介質中H2O2漂白增效機理。

                 實驗結論
                 
                 3.1 添加乙醇介質后,H2O2的分解反應仍然是一級反應,可以有效抑制H2O2的無效分解。乙醇介質對用量為10%~30%的H2O2都有良好抑制分解作用。

                 3.2 明晰了乙醇介質抑制
           
                 H2O2分解的動力學。乙醇介質有效降低H2O2的無效分解原因是降低了分解反應速率常數(k)并提高了反應活化能(Ea)。

                 3.3 乙醇質量分數越高,抑制H2O2無效分解的能力越強,選用質量分數50%的乙醇比較適合。乙醇質量分數相同時,k值隨反應溫度的升高而增大。

                 3.4 乙醇介質可以明顯提升高得率竹漿H2O2漂后漿的白度、白度穩定性和紙張抗張強度。50%乙醇-水介質與水介質相比,漂后竹漿白度提高了177.4%,返黃值下降了72.2%,抗張指數提升了60.9%。

                 雖然目前乙醇價格比較高,但乙醇介質對H2O2漂后漿性能的提升,效果明顯,后續可通過深入研究乙醇回收及漂白廢液處理,有望降低漂白成本。同時,通過調整工藝參數或采用多段漂白,進一步提高漂白效率,改善纖維光學性能和力學強度性能。(收件人電話:《中國造紙》雜志社)




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