第二章-(3-5節)造紙植物纖維原料和紙漿的化學成分分析-(3-5節)_第1頁
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文檔簡介

思考題原料中的灰分包括哪些東西?草木灰分有何差別?灰分對制漿造紙有何影響?灰分的測定為何先進行低溫碳化,然后再進行高溫灼燒?灼燒灰分時,原料、紙漿、紙和紙板的溫度、時間分別控制在什么范圍內,過高過低有何影響?1灰分及酸不溶灰分含量的測定第三節抽出物含量的測定第四節思考題什么是傾瀉法?1G2玻璃過濾器使用注意事項有哪些?為什么要準確控制氫氧化鈉濃度?有機溶劑抽提用到的特殊玻璃儀器是什么?它的原理是什么?抽提的關鍵控制條件有哪些?有機溶劑蒸干為什么要在水浴加熱,而不用電爐加熱?灰分及酸不溶灰分含量的測定第三節灰分是指使試樣經高溫燃燒和灰化后剩余的礦物質。灰分含量與原料種類和部位有關。木材≤1%,主要成分是鈣、鎂、鉀等無機鹽類。禾本科植物的灰分含量高,一般在2%以上(竹子1%左右),稻草灰分含量最高,達10%以上甚至17%。禾草類灰分的主要成分是二氧化硅。3重要性灰分大小對一般制漿造紙生產影響不大,但在生產絕緣紙漿和精制漿時,要求控制在一定數量以下。禾草類原料的高二氧化硅含量,在堿回收過程中易造成硅干擾問題。

因此測定灰分含量是評價造紙原料制漿造紙性能的重要指標之一。42NaOH+SiO2=Na2SiO3+H2O在堿法制漿過程中形成Na2SiO3,溶于廢液中,使廢液粘度升高,洗漿時黑液提取率低,對黑液的蒸發、燃燒、苛化等過程帶來麻煩,硅干擾是長期制約我國草漿黑液堿回收的重要因素。

無色、略帶色透明或半透明粘狀液體(一)原理(二)儀器設備試樣在高溫下經炭化和灼燒(575±25℃、900±25℃)后殘余物的質量與試樣質量之比,以%表示。坩堝、坩堝鉗、電爐、高溫爐、干燥器、天平一灰分含量的測定GB/t742-200856坩堝坩堝鉗電爐干燥器高溫爐石棉網7(四)取樣及處理(三)實驗試劑95%乙醇(化學純級)、乙酸鎂乙醇溶液原料磨碎、取40-60目之間紙漿試樣剪成5×5mm小塊,密封,平衡水分4.05g乙酸鎂[Mg(Ac)2·4H2O]溶于50mL蒸餾水中,以95%乙醇稀釋至100mL。坩堝灼燒烘干電爐炭化高溫爐灼燒自然冷卻干燥器(五)實驗步驟試樣測定水分原料575±25℃,4h紙漿900±25℃,4h紙和紙板900±25℃,1h稱重1紙、紙板、紙漿分次添加,炭化。2除非特殊需要,不應延長灼燒時間,長時間灼燒會損失一些灰分。殘余物≥2mg8如何給坩堝做標記?參考:原料取2-3g,紙漿取樣量見書中27頁表格,紙和紙板是2g注意(六)計算

測定兩次取平均值,兩次絕對誤差木材原料應不超過0.05%,非木材原料不應該超過0.2%,紙、紙板和紙漿不應該超過0.1%。9二高二氧化硅含量草類原料灰分的測定某些草類原料灰分含有較多二氧化硅,灼燒時熔融結成塊狀物,致使黑色碳素不易燒盡,可延長灼燒時間,若不行,則采用下述步驟:3個坩堝灼燒烘干2-3g試樣5mL乙酸鎂乙醇蒸干灰化高溫爐試樣測定水分做空白實驗鉑絲攪拌10微火全部潤濕

11測定兩次取平均值,兩次絕對誤差非木材原料不應該超過0.2%。三紙漿酸不溶灰分的測定GB/T7978-2005(一)原理(二)儀器設備(三)實驗試劑將紙漿灼燒成灰并用鹽酸處理,過濾不溶殘渣,然后洗滌、灼燒并稱重。一般實驗儀器、鉑坩堝、分析天平分析純試劑、6mol/LHcl、蒸餾水12500ml濃鹽酸稀釋至1000mL(四)實驗步驟坩堝灼燒烘干分次灰化5mL鹽酸試樣測定水分20mL蒸餾水水浴鍋慢蒸干降溫5mL鹽酸水浴鍋慢蒸干5mL鹽酸蒸發幾秒無灰濾紙過濾熱蒸餾水洗滌10mL/次7-8次蒸干(+濾紙)濾紙灰化高溫灼燒新標準900±25℃,4h恒重130.1-0.01mol/L硝酸銀檢測氯離子鉑坩堝殘余物≥1mg

同時進行兩次測定,取算術平均值,準確至5mg/kg。14注意事項電爐初始加熱宜緩。應避免發生火焰,全程測定中,坩堝應避免風吹和強氣流煽動。不經炭化直接灼燒會導致碳素被包裹,灼燒不完全。燒灰分的坩堝應加蓋,但需要在邊上留一道縫隙,使空氣能流通,保證燃燒完全,灼燒溫度,過高過低都有影響。溫度過高,所含無機物如堿金屬的氯化物和碳酸鹽可能揮發,堿土金屬的碳酸鹽亦可能部分分解。溫度過低,則有機物不能全部燃盡。灼燒完取出坩堝時,應先關閉電源,坩堝先在爐口冷卻一會兒,然后再移入干燥器中,并蓋好坩堝蓋,避免飛失。15抽出物含量的測定第四節方法影響因素水——冷水、熱水1%氫氧化鈉有機溶劑-苯-乙醇、乙醚、二氯甲烷原料種類、生長部位、生長期、產地、氣候等總抽出物含量16一水抽出物含量的測定GB/T2677.4-1993水抽出物包括:部分無機鹽類、糖、植物堿、環多醇、單寧、色素以及多糖類物質如膠、植物粘液、淀粉、果膠質、多乳糖等。熱水抽提量較冷水抽提量多。測定方法一:采用一定量的水,在都一定的時間和溫度下處理試樣,根據試樣減輕的質量作為水抽出量。測定方法二:原料經上述處理后,蒸干部分抽出液,根據其質量確定抽出物含量。17(一)原理(二)儀器設備用水處理試樣,然后將抽提后的殘渣烘干,從而確定其被抽出物的含量。恒溫水浴、玻璃濾器G2、烘箱、錐形瓶、冷凝管冷凝管18冷水抽出物含量的測定錐形瓶蒸餾水恒溫1G2過濾器烘箱干燥恒重稱量500ml1.9-2.1g300ml23±2℃48h振蕩傾瀉法多次洗滌

191G2過濾器預先洗滌先烘干恒重(四)取樣及處理(三)實驗試劑蒸餾水準備不少于20g,40目到60目之間將上澄清液沿玻璃棒小心傾入1G2過濾器,盡可能使沉淀留在錐形瓶中。熱水抽出物含量的測定錐形瓶蒸餾水沸水浴1G2過濾器烘箱干燥恒重稱量300ml1.9-2.1g95-100℃3h振蕩傾瀉法多次洗滌

200ml冷凝回流同時測定兩份,取算術平均值,保留一位小數,絕對誤差≤0.2%。20一1%氫氧化鈉抽出物含量的測定GB/T2677.5-1993說明原料受光熱、氧化或細菌作用而變質或腐朽的程度。預見原料在堿法制漿中的得率情況。抽出物有:冷水、熱水抽出物+部分木素、聚戊糖、聚己糖、樹脂酸及糖醛酸等。木材10%-20%,竹材20%-30%,稻麥草40%-50%,葦、狄、蔗渣等為30%-40%。21(二)儀器設備用1%氫氧化鈉溶液處理試樣,殘渣經洗滌烘干后恒重,根據處理前后紙樣的質量之差,確定其抽出物的含量。(一)原理恒溫水浴、玻璃濾器1G2、錐形瓶、冷凝管、烘箱2223(三)實驗試劑甲基橙指示液:1g/L——0.1g100mL水(1)氯化鋇溶液:100g/L——11.7g100mL水酚酞指示液:10g/L——1.0g100mL95%乙醇溴甲酚氯指示液:1g/L——0.1g100mL95%乙醇甲基紅指示液:2g/L——0.2g100mL95%乙醇溴甲酚氯-甲基紅指示液:3份前者+1份后者蒸餾水、分析純試劑(2)鹽酸標準滴定溶液:0.1mol/L——9mL濃鹽酸1L水(3)指示劑(4)乙酸溶液溶液:1:3體積分數(5)氫氧化鈉溶液:1%(質量)——10g氫氧化鈉1L容量瓶取0.2g50ml水指示劑無水碳酸鈉270-330℃灼燒10滴溴甲酚氯-甲基紅鹽酸滴定綠色暗紅色煮沸2min暗紅色繼續滴定

鹽酸標定24用鹽酸標定氫氧化鈉時,需先標定鹽酸。pH<5.1,顯酸色--酒紅pH>5.1,顯堿色--綠色,終點顏—暗紅色基準試劑容量瓶氯化鋇溶液加水至200mL氫氧化鈉移液管50mL200mL靜置沉淀過濾濾液鹽酸滴定1-2滴

10mL50mL甲基橙黃色橙色25標定方法一(用標準鹽酸)一貼,濾紙要貼緊漏斗二低,濾紙頂低于漏斗口,水面低于濾紙頂部。三靠,玻璃棒貼緊燒杯,從漏斗的三層濾紙濾出,漏斗低端靠著燒杯壁稱2g80mL水無色苯二甲酸氫鉀110℃0.0002g氫氧化鈉滴定微紅色

標定方法二已煮過1-2滴酚酞若濃度不符合,則應加濃堿或加水稀釋,調節至0.9%-1.1%,即0.25±0.025mol/L26在pH<8.2的為無色,當pH>8.2時為紅色。(四)取樣及處理不少于20g,40目到60目之間錐形瓶1%氫氧化鈉沸水浴1G2過濾器乙酸洗滌不呈酸性300ml1.9-2.1g100ml冷凝回流1h10min25min50min振蕩傾瀉法多次水洗滌

(五)試驗步驟稱量靜置60mL分三次甲基橙檢驗冷水洗滌取出濾器洗滌烘干恒重同時測定兩份,取算術平均值,保留一位小數,絕對誤差≤0.4%。27甲基橙pH≦3.1時變紅,3.1~4.4時呈橙色,pH≧4.4時變黃注意事項過濾初期,盡量不要使殘渣流入玻璃濾器內,殘渣先在錐形瓶內充分洗滌后,再轉移到玻璃濾器。抽吸力不要太大,避免堵塞,玻璃濾器要保留一定液體,不要吸干,否則堵塞。氫氧化鈉抽出物測定時,使用熱水洗滌更快。28291G2玻璃過濾器的洗滌方法(1)新的濾器使用前應以熱的鹽酸或鉻酸洗液邊抽濾邊清洗,再用蒸餾水洗凈,可正置或倒置用水反復抽洗。(2)在110℃烘干,然后保存在無塵的柜或有蓋的容器中,若不然積存的灰塵和沉淀堵塞濾孔很難冼凈。注:如配置鉻酸洗液,操作時要穿橡皮圍裙、長統膠靴、戴上眼鏡和厚膠皮手套,以保安全。三有機溶劑抽出物含量的測定

指植物纖維原料中可溶于中性有機溶劑的憎水性物質。常用其作為原料中樹脂成分含量的代表。。有機溶劑種類影響較大,溶劑種類:乙醚、苯、乙醇、苯-乙醇混合液、四氯化碳、二氯甲烷、石油醚等。針葉材較高(約4%),心材>邊材,樹脂道(脂肪酸、萜烯類、脂肪酸和不皂化物等)。闊葉材含量少(<1%),木射線薄壁細胞(脂肪酸)。草類(乙醚<1%,苯醇3-6%,甚至8%),脂肪、蠟,還有單寧、色素等。萜烯類化合物、芪、黃酮類化合物等;脂肪蠟、脂肪酸、醇類、甾族化合物、高級碳氫化合物等廣泛采用30測定意義阻礙藥液的滲透。堿法制漿時與堿反應,蒸煮時增加藥品消耗,延緩蒸煮過程,影響紙漿顏色,酸性亞硫酸鹽法制漿,樹脂障礙林產化學,珍貴化工原料抽出物含量高,容易受細菌侵蝕。31(二)儀器設備(一)原理用有機溶劑抽提試樣,然后將抽出液蒸發烘干、稱重,從而定量地測定所抽出的物質含量。(一)造紙原料有機溶劑抽出物含量的測定GB/T2677.6-1994乙醚:樹脂、蠟、脂肪,苯-醇:前者+單寧、色素150mL索氏抽提器、恒溫水浴、烘箱、稱量瓶、天平321由提取瓶、提取管、冷凝器三部分組成,提取管兩側分別有虹吸管和聯接管,各部分連接處要嚴密不能漏氣。2提取時,將待測樣品包在脫脂濾紙包內,放入提取管內。提取瓶內加入有機溶劑,加熱提取瓶,有機溶劑氣化,由聯接管上升進入冷凝器,凝成液體滴入提取管內,抽提樣品中的脂類物質。待提取管內有機溶劑液面達到一定高度,溶有脂類的有機溶劑經虹吸管流入提取瓶。流入提取瓶內的有機溶劑繼續被加熱氣化、上升、冷凝,滴入提取管內,如此循環往復,直到抽提完全為止。3用長鑷子取出,在通風櫥揮發,105±2℃干燥稱重,剩余有機溶劑回收。33脫脂棉1防止空氣水分進入2防止有機溶劑揮發34不可過松,防止漏出,也不可過緊,溶出困難(四)測定步驟3±0.2g樣品濾包150mL+20mL有機溶劑加熱沸騰,每小時>4次循環,抽提6h取出紙包繼續抽提,回收溶劑,剩余30mL為止35(三)實驗試劑分析純乙醚、苯、乙醇(95%)、苯-醇(2:1,體積比)轉移至稱量瓶,洗滌,水浴蒸發,烘5h恒重濾包及線預先抽提如有紙毛,則需過濾濾液,并洗滌

同時進行兩次測定,取算術平均值,精確至小數點后第二位,絕對誤差不超過0.2%。

36(二)紙漿苯醇或乙醚抽出物含量的測定GB/T10741-2008或GB/T743-2003適用于各種化學漿和半化學漿。不同之處在于:稱取量為5g,抽提液循環次數每小時6次。計算結果時,兩次測定差值不超過0.10%(三)紙漿二氯甲烷抽出物含量的測定GB/T7979-200537(二)儀器設備(一)原理在索氏抽提器中,用二氯甲烷抽提紙漿,經過至少24次循環抽提后,將溶劑蒸發,剩余殘余物在溫度(105±2)℃烘干,稱至恒重,烘干時間不超過16h。同上。(三)實驗試劑二氯甲烷,分析純,含量99%,沸點39-41℃。38(四)測定步驟10g樣品濾包1.5倍容積的有機溶劑加熱沸騰,每小時8次循環,抽提至少3h取出紙包繼續抽提,回收溶劑,剩余30mL為止轉移至稱量瓶,洗滌,水浴蒸發,烘≤16h恒重濾包及線預先抽提如有紙毛,則需過濾濾液,并洗滌總次數≥24次計算結果時,兩次測定差值不超過0.02%。39注意事項有機溶劑易燃、有毒,應在通風廚操作。水浴蒸干,不可電爐加熱,蒸干完全,才可放入烘箱。濾紙和線預先用有機溶劑抽提1-2h,否則影響準確性。紙包長度低于索氏抽提器溢流高度抽提液循環次數和抽提時間是關鍵,嚴格控制。纖維素含量的測定第五節40思考題常用的直接測定纖維素含量的方法有哪些?硝酸-乙醇法處理后的殘渣是否純纖維素?硝酸-乙醇溶液為什么要置于棕色試劑瓶中?為什么測定草類原料纖維素含量時還要測定灰分?綜纖維素含量的測定第六節41思考題綜纖維素是指原料中的什么物質?一般處理木材纖維原料與非木材纖維原料有什么區別?測定過程中使用到什么特殊玻璃儀器?纖維素含量的測定第五節纖維素是植物纖維原料最主要的化學成分,比較不同原料的造紙使用價值基本依據。根據種類和部位不同而不同。纖維素是不溶于水的均一單糖,它是由大量葡萄糖基構成的鏈狀高分子化合物。42

纖維素分子式纖維素的諸多性質:

不溶于水、乙醇、苯等普通溶劑,溶于氧化銅的氨溶液-測定聚合度,溶解纖維素;可溶于氯化鋅的濃溶液—制備鋼紙;在水、堿液、酸液中發生潤脹-改善工藝;在壓力下與水共熱—發生水解;與較濃的無機酸作用-水解產生葡萄糖;與強堿作用—堿纖維素;與強氧化劑作用-氧化纖維素;4344測定方法有間接法(較少采用)和直接法兩類。直接法:使原料中的纖維素與非纖維素物質分離,最后測定纖維素的量。根據化學試劑的不同,可分為氯化法、硝酸法、乙醇胺法等等。常用的是氯化法(克-貝纖維素)和硝酸法(硝酸-乙醇纖維素)測定各種非纖維素成分的含量,然后再由100-非纖維素含量;或者將纖維素水解為還原糖,然后通過還原糖換算出纖維素含量。氯化法(克-貝纖維素)優缺點:條件溫和,纖維素被破壞程度輕過程繁瑣,裝置復雜,誤差大不適應非木材原料中纖維素的測定測定結果含有較多半纖維素,須測定聚戊糖含量(半纖維素),此外還需測定灰分。4546硝酸法(硝酸-乙醇纖維素)優缺點:不需要特殊裝置,操作簡便、迅速。不需預先抽提。僅含有少量木素,純度比氯化法高。47原料種類殘留聚戊糖殘留木素氯化法硝酸法氯化法硝酸法針葉木9-125-6----闊葉木23-249-10----云杉8.97.070.110.39蔗渣25.71.8919.94.59說明:直接法測

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