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改性蒽醌的制备及其在碱法蒸煮中的应用

来源:印染在线 发布时间:2015年04月15日

蒽醌(AQ)作为一种常用蒸煮助剂的主要成分,具有加速木素脱除,又能保护纤维素和半纤维素的良好性能而使其得到广泛的应用[1]。但AQ不溶于蒸煮液,在蒸煮过程很难均匀地和原料混合,这在一定程度上影响了其性能的发挥。AQ不溶于蒸煮液,但其还原产物AQ却能溶于蒸煮液。LaurelEFalk等人[2]14C标记AQ和木材切片技术发现在蒸煮的初始阶段AQ主要分布在木片的表面,而碱液已渗透到木片的中心。AQ与木片渗透速度的差异影响了AQ性能的发挥。而用AQ的还原形式AHQ却能很快渗透到木片的中心,能进一步提高浆料的得率,降低卡伯值。CarolaStorgard-Envallc对高温下AQ的溶解反应进行了研究[3],160℃温度下,Na2S、葡萄糖、Na2S2O4等能将AQ部分还原,温度要求太高,在实际生产意义不大。本研究的目的就是寻找一种适宜的还原剂能在较低的温度(60100℃)AQ还原,并用于生产。研究结果表明Na2S2O4在较低温度下对AQ表现出了优良的还原性能,改性后的AQ在硫酸盐法制浆中更能发挥AQ加速木素脱除、保护碳水化合物的效果。

1实验方法

将反应物按一定的比例放入100mL不锈钢蒸煮器反应一定时间后取出,用3G的玻砂坩锅过滤,1mol的硫酸洗涤,用蒸馏水洗至中性,烘干称重[4]

2实验原料及设备

2.1AO还原实验药品及设备

2.1.1主要实验药品

Na2S204(90)(保险粉):上海联试化学有限公司

蒽醌、助剂X:江苏常州正大超细粉体有限公司提供

2.1.2实验设备

100mL不锈钢蒸煮器、SHZ-88台式水浴恒温振荡器

2.2蒸煮的原料及设备

2.2.1实验原料

桉木来自广东某地,木片长约2030mm,宽约1020mm,厚约3mm

马尾松来自广西某地,木片长约2030mm,宽约1020mm,厚约3mm

2.2.2实验设备

八罐回转甘油浴蒸煮器,PHS-25pH计。

3<

醌还原的最佳条件

3.1最佳还原剂的确定

蒽醌的用量为1.0g,在120℃时比较硫化钠、葡萄糖、保险粉对AQ的还原能力,找出最佳还原剂.可以看出,在硫化钠、葡萄糖、保险粉这三种还原剂中,保险粉的还原能力最强,远高于硫化钠和葡萄糖,因此保险粉最适宜作AQ的还原齐U

3.2最佳还原条件的确定

改变温度、时间、Na2S2O4NaOH用量,确定AQ还原的最佳条件,可以看出Na2S2O4还原AQ的最佳条件:温度80℃、时间120minAQNa2S2O4NaOH1∶3∶4.5(质量比),转化率最高(96.4)。在这四个因素中,NaOH用量影响最大,时间影响较小,在20min时已达64.1%。由于Na2S2O4在高温碱性条件下易发生歧化反应:2S2O42-+H2OS2O32-+2HSO3-故温度太高AQ还原的转化率反而下降。

4改性AQ结构的确定

AQ和改性AQ的红外光谱测定结果可知,在红外光谱中蒽醌的醌式结构C01700cm-1有强伸缩振动,还原AQ的醌式结构转变成酚型OH3500cm-1强的伸缩振动,对本实验还原AQ进行红外分析,在3440cm-1有强的吸收,证明AQ的醌式结构转变成AHQ的酚型结构。

改阻AQ的物理化学I生质:溶于碱液,溶液呈暗红色,易被空气中的氧所氧化。

5改性AQ用于硫酸盐法蒸煮

5.1改性AQ对桉木硫酸盐法蒸煮结果的影响

桉木硫酸盐法制浆条件:用碱量(Na2O)16%,硫化度20%,液比1∶4,最高蒸煮温度160℃,保温时间90min,助剂用量为0.10%,用不同助剂的蒸煮结果,可知:在桉木的硫酸盐法蒸煮中,加入改陛AQ蒸煮后浆料得率为50.4%,普通AQ蒸煮后浆料得率为49.4%,添加改性AQ后得率较普通AQ增加1.0%,蒸煮助剂X蒸煮后浆料的得率50.0%,改性AQ的得率比蒸煮助剂X0.4%。加入改性AQ蒸煮后浆料的卡伯值为17,普通AQ浆料的

卡伯值为19.1,改性AQ蒸煮后浆料的卡伯值比普通AQ降低2.1;加入蒸煮剂X蒸煮后浆料的卡伯值为18.2,改.性AQ浆料的卡伯值比助剂X降低1.2。若以YK(得率/卡伯值)来表示添加蒸煮助剂后木素脱除程度及纤维素和半纤维素保护状况:则Y/K值:改性AQ>助剂X>普通AQ。加入改性AQ蒸煮后黑液中残碱的含量为7.2gL,普通AQ蒸煮后黑液中残碱含量为6.9gL,改性AQ蒸煮后黑液中残碱的含量比普通AQ0.3gL;加入蒸煮助剂X蒸煮后黑液中残碱含量为6.7gL,改性AQ蒸煮后黑液中残碱的含量比蒸煮助剂X0.5gL

5.2改性AQ对马尾松硫酸盐法蒸煮的影响

马尾松硫酸盐法蒸煮条伯:用碱量:(Na2O)18%,硫化度30%,液比1∶4,最高蒸煮温度170℃,保温时间90min,助剂的用量0.10%,用不同助剂的蒸煮,可以得出:在马尾松的硫酸盐法蒸煮中,加入改性AQ蒸煮后浆料得率为46.5%,普通AQ蒸煮后浆料的得率为45.9%,添加改性AQ后得率比普通AQ增加0.6%;加入助剂X蒸煮后浆料的得率46.1%,改性AQ的得率比助剂XO.4%。加入改眭AQ蒸煮后浆料卡伯值为31.1,加入普通AQ蒸煮后浆料的卡伯值为34.3,添加改性AQ蒸煮后浆料卡伯值比普通AQ下降3.2;加入助剂X蒸煮后浆料的卡伯值为33.0,改性AQ的卡伯值比X1.9。若以YK(得率/卡伯值)来表示添加蒸煮助剂后木素脱除程度及纤维素和半纤维素保护状况,则YK值:改性AQ>助齐qX>普通AQ

加入改性AQ蒸煮后黑液中残碱的含量为10.5gL,加入普通AQ蒸煮后黑液中残碱含量为9.9gL,改性AQ黑液中残碱的含量比普通AQ0.6g/L;加入助剂X蒸煮后黑液中残碱含量为10.2g/L,改性AQ黑液中残碱的含量较助剂X0.3g/L

从以上可以看出,改性AQ无论对

于针叶材还是阔叶材在蒸煮方面都表现出优良的性能。浆料的得率比AQ高出0.8%~1.0%.卡伯值下降23,这有利于提高产量和浆料的可漂性。

6结论

6.1AQ改性过程中,Na2S2O4AQ的还原能力最强;Na2S2O4还原AQ的最佳条件:80℃12minAQNa2S2O4NaOH=l34.5(质量比),转化率达96.4%。其中NaOH用量对AQ的还原影响最大。

6.2改性AQ对桉木、马尾松的硫酸盐法制浆能使浆料的得率提高0.8%~1.O%,卡伯值下降,23,黑液中的残碱也有提高。

6.3YK(得率/卡伯值)来表明添加蒸煮助剂后木素脱除程度及纤维素和半纤维素保护状况,改性AQ>助齐UX>普通AQ


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