麥草新氨法蒸煮脫木素動力學研究

蘇 玉 黃國林 馮洪健

(東華理工大學化學生物與材料科學學院，江西 南昌 330013)

國家“十二五”造紙行業發展規劃指出，“必須科學合理利用非木材資源”[1]，麥草能否成為人類可持續發展的造紙原料，關鍵問題是如何減輕蒸煮黑液污染。申請者采用蒸煮劑替代技術，以氨水為主，添加少量苛性鉀堿對非木材原料進行蒸煮，能消除麥草漿蒸煮黑液的污染問題，使麥草漿生產實施清潔工藝[2]。制漿技術在蒸煮工藝確定后，還必須深入研究該制漿過程的脫木素化學規律，更好地為工業化的蒸煮質量提供理論依據。在國外，Baosman等[3]對麥草進行燒堿法蒸煮，系統分析了25-170 ℃范圍內木素的脫除率，得出反應級數分別為對木素一級和對燒堿0.6級，反應活化能為14±3 kJ/mol；Singh[4]在研究稻草的同時，還討論了麥草堿法蒸煮的脫木素反應和歷程，實驗結果表明，麥草蒸煮脫木素反應對木素呈二級反應，反應速率常數為6×10-4L/min.mol；Abdul-Karim等[5]在恒定的條件下，研究了匈牙利麥草的硫酸鹽制漿動力學。實驗認為，脫木素過程是有關殘留木質素的表觀一級反應，屬化學反應控制，脫木素反應活化能為131 kJ/mol；ganzalo等[6]研究硫酸鹽法蒸煮麥草的脫木素反應歷程和動力學后認為，麥草蒸煮脫木素反應對木素呈一級反應，脫木質素反應活化能為97 kJ/mol。

中國是個長期并且大量使用禾草原料的國家，對禾草纖維制漿造紙有悠久的歷史和豐富的經驗，禾草制漿脫木素化學及蒸煮歷程的研究更加深入。徐前進等[7]在常壓下用微波對麥草進行蒸煮，結果表明，蒸煮過程的脫木素過程分為兩個階段。……