本文作者：劉姍姍 房桂干 徐永建 鄧擁軍 單位：中國林業科學研究院林產化學工業研究所 生物質化學利用國家工程實驗室 國家林業局林產化學工程重點開放性實驗室 江蘇省生物質能源與材料重點實驗室 陜西科技大學造紙工程學院陜西省造紙技術及特種紙品開發重點實驗室

蒸煮工藝實驗采用15LZQS型電熱旋轉蒸煮鍋，內襯4個2L耐高壓小罐，油浴加熱。將40g絕干原料和蒸煮液按液比1∶6裝入小罐，待油裕預熱到160℃時，將小罐放入油浴中蒸煮。油浴在30～40min升至195℃，并在此溫度下保溫60min。蒸煮結束后，將小罐取出在水浴中快速冷卻至室溫，取出漿料洗滌。漂白工藝采用EAPP漂序進行漂白。堿處理段NaOH用量3%，70℃，30min;酸處理段硫酸調節pH為2，90℃，120min;H2O2漂白段H2O2用量10%，NaOH用量3%，MgSO4用量3%，C6H5Na3O7用量1%，EDTA用量0．5%，漂白溫度70℃，漂白時間120min。分析檢測高錳酸鉀值采用GB/T1547—1989方法測定;白度按國標方法測定;紙漿α－纖維素含量采用GB/T744—1989方法測定。

洗滌工藝的研究乙醇法制漿及洗滌與傳統制漿方法不同，它是通過乙醇水溶液將紙漿中殘余木素溶解出來從而達到與纖維分離及降低紙漿硬度的目的。在以前的研究［5］中確定了乙醇漿最佳洗滌段數為3段，但是由于棉短絨的木素含量比其它原料要低得多，采用兩段洗滌即可達到溶解出殘余木素的目的，因此將蒸煮所得漿料按以下方法洗滌，洗滌后漿料的性質如表2所示。表2洗滌后漿料的性質洗滌工藝蒸煮得率/%高錳酸鉀值兩段水洗85．8210．5水+醇86．459．2兩段醇86．769．4醇+水84．599．2由表1可知，經“水+醇”工藝洗滌后的漿料高錳酸鉀值最低，漿中殘余木素的脫除效果最好，而且得率較高，因此確定洗滌工藝為“水+醇”。蒸煮最佳酸用量的確定氫離子濃度在乙醇法制漿過程中具有重要作用，乙醇法制漿脫木素具有高度的pH值依賴性。高酸度會引起半纖維素甚至是纖維素的顯著降解，從而導致紙漿得率和強度下降，在本實驗中添加有機弱酸，不會造成纖維素大量降解和紙漿黏度的顯著變化。在乙醇蒸煮液中加入乙酸，用量分別為0%、1%、2%、3%，所得漿料的性質如圖1、圖2所示。圖1蒸煮酸用量對漿料得率和KMnO4值的影響圖2蒸煮酸用量對漂后漿KMnO4值、白度和α－纖維素含量的影響由圖1可以看出，隨著蒸煮液中酸用量的增加，漿料的高錳酸鉀值逐漸降低，得率先降低后升高，在酸用量1%時蒸煮漿料的得率最低，而高錳酸鉀值卻降低的不多。由圖2可以看出，漂白后漿料的白度和α－纖維素含量的變化趨勢相同，都是先升高后降低，都是在酸用量1%時達到最高值，高錳酸鉀值在此時也達到最低，而且當酸用量逐漸增加時高錳酸鉀值基本沒有發生變化，說明酸用量1%時未漂漿的高錳酸鉀值雖然比酸用量2%和3%的高，但是并未影響后續的漂白效果，因此在酸用量1%時脫除木素的效果已經能滿足需要。綜合考慮，確定最佳酸用量為1%。蒸煮最佳液比的確定圖3蒸煮液比對漿料得率和KMnO4值的影響圖4蒸煮液比對漂后漿KMnO4值、白度和α－纖維素含量的影響由圖3可以看出，隨著液比的增加，漿料的得率呈下降趨勢，高錳酸鉀值先大幅度降低而后增加。并且隨著液比的增加，得率下降的幅度逐漸減小。Gilarranz等［6］認為蒸煮時增大液比具有雙重作用:乙醇的脫木素能力具有強烈的氫離子濃度依賴性，液比增大，體系酸度下降，脫木素能力下降;液比增大，乙醇溶解木素的量增加，木素的吸附作用得到抑制。由此可知，液比1∶6和液比1∶8時的漿料比液比1∶4時的漿料高錳酸鉀值低，在液比1∶8時降低的幅度最大，是因為此時體系的酸度對脫木素能力的影響與木素的吸附作用達到平衡的結果，所以此時脫木素的程度明顯增大。在液比1∶10時體系的酸度下降的較多，因此脫木素的能力下降，出現了木素重吸附的現象。由圖4可以看出，在液比1∶8時，漂后漿的白度較高，α－纖維素含量也較高，高錳酸鉀值比1∶4時降低的最多，并且隨著液比的增大，高錳酸鉀值基本上沒有發生變化。因此，綜合考慮，確定最佳液比為1∶8。蒸煮最佳保溫時間的確定棉短絨原料中綜纖維素含量較高，而灰分、熱水抽出物相對較少。棉短絨制漿實際所要脫除的是附于棉短絨上的果膠類物質和棉短絨纖維表皮層所含的脂肪和臘，還有棉纖維蛋白質等成分。雖然棉短絨中木素含量很少，脂肪、果膠含量也不高，但由于棉短絨原料中含有大量的棉籽殼和塵埃等雜質，如果在蒸煮中不會完全去除，會影響棉短絨漿的白度［7］，并且乙醇制漿不像堿法制漿那樣使木素碎裂，乙醇制漿中溶劑化的木素多而降解的很少。因此擴散速度慢，所以需要保溫一段時間。本實驗選取了保溫時間30min、60min和90min，所得漿料的性質如圖5、圖6所示。圖5保溫時間對漿料得率和KMnO4值的影響圖6保溫時間對漂后漿KMnO4值、白度和α－纖維素含量的影響從圖5可以看出，隨著保溫時間的延長，漿料的得率和高錳酸鉀值都是先降低后升高。在保溫60min時棉短絨中的木素、附于棉短絨上的果膠類物質及棉短絨纖維表皮層所含的脂肪和臘，還有棉纖維蛋白質等成分得到了最大程度的降解和脫除，棉短絨中含有的大量的棉籽殼和塵埃等雜質也得到了極大程度的分解。因此，在保溫60min時漿料的得率和高錳酸鉀值都是最低的。但是保溫時間過長，已經溶解出來的木素和其它雜質又有可能析出并吸附在漿料纖維上，造成漿料的高錳酸鉀值升高。而且過長的保溫時間會使蒸煮能耗增加，同時還可能會對纖維強度產生不利影響。從圖6可以看出，漂后漿料在保溫60min時，高錳酸鉀值最低，α－纖維素含量較高，白度已達到85%ISO以上，可以滿足需要。而保溫90min時高錳酸鉀值很高，α－纖維素含量卻很低，這可能是由于保溫時間的過度增加造成了木素等溶出物的吸附和纖維素的大量降解導致的。因此綜合考慮，保溫時間在60min較好。

酸催化乙醇法棉短絨漿的最佳洗滌工藝為:“水+醇”兩段洗滌，在此條件下所得漿料的高錳酸鉀值最低，為9．2。保溫時間對降低棉短絨高錳酸鉀值的貢獻最顯著，液比和酸用量也有一定的影響。棉短絨酸催化乙醇法最佳制漿工藝為:乙酸用量1%，液比1∶8，保溫時間60min。該制漿條件下棉短絨乙醇漿高錳酸鉀值為8．7，得率81．93%，經EAPP漂白后漿料的高錳酸鉀值為3．3，α－纖維素含量為92．48%，白度為86．56%ISO。