制浆造纸分析与检测(参考)

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件提供依据。

纸浆的高锰酸钾值和卡伯值,是根据一定量的绝 干纸浆在特定的条件下所消耗的试剂(高锰酸钾) 量来确定的。 高锰酸钾值和卡伯值这两种测定法的作用原理相 同,但测定条件和计算方法不同,两种方法的测 定之存在着可相互还算的关系。

纸浆高锰酸钾值的测定

纸浆高锰酸钾值测定方法适用于木素含量在6%以

第③种方法,即硝酸银法测总碱量。其测定结果 包含了少量氯化物,但由于灼烧温度较低,钠的 挥发损失可能较少,故一般采用较多。由于测得 的结果常比硫酸盐灰分计算所得的总碱量偏低, 因此可另测黑液中的硫酸钠含量进行校正。 测定原理:用盐酸置换黑液中的钠盐,经灼烧成 灰,冷却后,用水溶解。常用硝酸银标准溶液标 定氯离子来计算总碱量。
2. 粗浆得率计算 蒸煮粗浆得率 x(%)按下式计算:
m2 100% m1
式中
m1 —装锅绝干原料质量,g
m2—蒸煮后绝干粗浆质量,g
浆料的筛选及筛分

由于实验室小型蒸煮试验处理量较少; 原料与蒸煮液混合较容易; 升温较均匀; 所以得到的纸浆与工厂在相同工艺条件下生产的 纸浆相比,均匀性一般较高。

调节反应烧杯中浆液的温度为(25±1)℃,将大
部分硫酸溶液倾入反应烧杯中,保留小部分硫酸
溶液作洗净盛高锰酸钾溶液的小烧杯用。开动搅 拌器迅速加入25ml高锰酸钾标准溶液,并立即开 动秒表计时。

随即用预先保留的少量硫酸溶液洗净烧杯,洗液
也倾入反应烧杯中(此时反应烧杯的总液量为
750ml)。

反应进行恰好5min时,立即加入51mol/L的碘化钾 标准溶液,并调慢搅拌速度,迅速用0.1mol/L的 硫代硫酸钠标准溶液滴定析出的碘,滴定至溶液 呈淡黄色时,加入2-3ml新配置的5g/L的淀粉溶 液,继续滴定至蓝色刚好消失为止。
浆料处理:



将浆料转入塑料网袋(布袋)中,用水冲洗干净; 用脱水机将已洗净浆料甩干至一定干度,搓散、混 匀,称湿重,贴上标签,平衡水分。 浆料置冷藏室留作纸浆有关检测和进一步试验用。
四、蒸煮试验的检测
粗浆得率的测定
测定蒸煮的粗浆得率,需称取湿浆总质量并测定湿 浆水分,通过计算求得。 纸浆水分测定 在测定纸浆得率(或浓度)时,因对其水分含量测 定的精密度要求相对较低,故可以在 105~150℃的 烘干设备内进行,称量可用感量 0.01g 的天平,一 般多采用红外线快速水分测定仪进行测定。

两份以上平行测定,误差值不超过0.2%。
二、蒸煮液的配制及其测定
碱法蒸煮液的配制

包括烧碱法蒸煮液和硫酸盐法蒸煮液。 烧碱法蒸煮液:主要成分为氢氧化钠,生产 过程或贮运过程中吸收空气中二氧化碳,部分 转化成碳酸钠。使用固体烧碱或液体烧碱,一 般在蒸煮前将其溶解和稀释,配成一定浓度。

硫酸盐法蒸煮液:由氢氧化钠与硫化钠两 种溶液按蒸煮用碱量计算配制而成,由于 硫在钠中常会有其他硫化物,因此,硫酸 盐蒸煮液中除含有氢氧化钠与硫化钠外, 还会有碳酸钠、亚硫酸钠、硫代硫酸钠、 硫酸钠等成分。
测定步骤

取50~70mL100g/L氯化钡溶液置于500mL容量瓶中, 加蒸馏水约150mL,然后吸取50mL黑液试样加入该 容量瓶中,再用蒸馏水稀释至刻度,摇匀静置。 吸取几滴上层清液用硫酸检验氯化钡有无过量 (如无硫酸钡产生,则说明氯化钡用量不够,应 重做)。取上层清液,用干燥的滤纸过滤,取滤 液50mL,以酚酞为指示剂,用0.1mol/L标准溶液 滴定至红色消失(若变色终点难以辨别,可用电 位滴定法测定,或用PH计指示PH=8.3来决定终 点)。




计算机控制升温、保温的实验室蒸煮锅: 药液经循环泵由锅外加热器加热 经改造的实验室蒸煮锅可进行药液置换 离心式脱水机 纤维解离器
蒸煮方案的制定
制定原则:
结合制浆知识 根据原料品种的特点、产品品种及质量的 具体要求 实验室设备的实际情况

方案内容
确定采用的蒸煮方法 制定合理的工艺条件 确定试验的蒸煮曲线 根据所定的工艺条件,计算蒸煮试验中 的原料、药剂用量以及补充水量
(四)蒸煮废液的分析
碱法蒸煮黑液的分析

黑液中的组分包括有机物(木素及碳水化合物降解 产物)和无机物(碱类、硫化物等)。 通过黑液分析可以检验蒸煮工艺的合理性,并可评 价制浆过程的的经济性,以及不回收黑液将对环境 产生的污染程度,还可以对碱(硫)的平衡及热的 平衡提供重要参数。


黑液分析物理指标:相对密度、粘度、总固形物、 有机物和无机物等;
蒸煮前的准备
测定原料水分,计算风干原 料需用量,称重,备用。 标定蒸煮液的浓度,根据蒸 煮条件及绝干原料量计算出 药品的取用量及补充的水量。 余留部分清水用作装锅时冲 洗盛蒸煮液的容器。

课堂练习:蒸煮方案的制定



原料: 甘蔗渣1kg(绝干量) 用碱量:12-14% 硫化度:15-18% 液比:1:4 空转:10min 升温时间:1:30 保温时间:0:30 最高温度:160℃ NaOH Na2 S 设甘蔗渣水分为10%, 浓度为150 g/L, 度为100 g/L。


①由测得的黑液无机物(硫酸盐灰分)量计算得 总碱量。但此法的结果包含了氯化钠、氯化钾及 他杂质的量,只能是近似值。 ②通过高温灼烧将黑液中的有机物分解之后,用 盐酸滴定测得总碱量。但测量的结果未包含氯化 物的量,也未包括硫酸钠的量。


③用盐酸置换黑液中的各种钠盐,然后灼烧成氯 化物,再用硝酸银测总碱量。此法同样包含了黑 液中的氯化钠、氯化钾及他杂质,而不包含硫酸 钠。 因此采用以上三种方法测定总碱量时各有优缺点。 当用①和第②种方法时,必须补充黑液中的硫酸 钠的含量,对结果进行校正。

测定步骤

吸取黑液试样5mL,注入瓷坩埚中,以甲基橙 为示剂,加入1:1盐酸溶液使试样溶液酸呈酸性, 然后置砂浴(或水浴)上,蒸发至干,再移入 高温炉内(约600℃)灼烧成灰,取出冷却,用 水洗入250mL容量瓶中,并用水稀释至刻度, 摇匀。吸取25mL置于250mL锥形瓶中,加入 1mL50g/L铬酸钾指示剂,用0.1mol/L标准溶液 滴定至溶液现微砖红色。
原料水分的测定


检测意义:根据水分计算原料加入量,以利于计 算蒸煮得率及纸浆得率等其它性质,为考察蒸煮 有效性与漂白有效性提供依据。 通常采用烘箱干燥法,也可采用红外线快速水分 测定仪。
结果计算:

原料试样水分含量 x(%) 按下式计算: m m1 x 100% m 式中 m ——原料试样在烘干前的质量,g m1——原料试样在烘干后的质量,g
结果计算 蒸煮粗渣率 y (%) 按下式计算:
m2 100% m1
式中
m3 —绝干粗浆质量,g
m4—绝干粗渣质量,g
纸浆高锰酸钾值的测定
纸浆的高锰酸钾值是表示原料经蒸煮后残留在纸
浆中的木素和其它还原性物质的相对含量,间接
表示纸浆的脱木素程度的大小,故可用来评价蒸
煮的效果和纸浆的可漂性,并为制定漂白工艺条
测定步骤


称取相当于1g(称准至0.005g)绝干质量的试 样容量1000ml或2000ml的烧杯中,并将烧杯放 在搅拌器下,加入400ml水,开动搅拌器使浆完 全分散。 准确量取25ml0.02mol/L的高锰酸钾标准溶液于 一小烧杯中。再量取25ml2mol/L的硫酸溶液于 另一大烧杯中,加入300ml蒸馏水,并将烧杯浸 入恒温水浴中,调节温度为(25±1)℃。
黑液中硫酸钠的测定

测定原理:用盐酸将黑液中的木素及其他不溶物 沉淀并过滤除去后,于滤液中加氯化钡,使产生 硫酸钡沉淀,再用称量法测得。
黑液有效碱的测定

测定原理:黑液中有效碱的成分,对烧碱法来说 主要是NaOH;对硫酸盐法来说指NaOH +1/2Na2S。 测定时先用氯化钡使木素沉淀,同时也使碳酸钠 和亚硫酸钠沉淀,然后取清液通过盐酸中和滴定 而求得。
结果计算
高锰酸钾值=(V1-V2)/m 式中 V1——加入的0.02mol/L的高锰酸钾标准溶液 体积,ml V2——滴定时所耗的0.1mol/L的硫代硫酸钠 标准溶液的体积,ml m——浆的绝干质量,g 同时进行两次测定,取其算术平均值作为测定结果, 准确到小数点后第一位,两次测定计算值间误差不 应超过0.1。
硫酸盐法蒸煮活性碱的测定
NaOH Na2 S

测定原理:加入氯化钡,碳酸钠、硫酸钠、亚硫 酸钠分别与氯化钡反应生成沉淀,在用盐酸溶液 滴定氢氧化钠和硫化钠。
三、蒸煮试验设备与操作程序
实验室常用的蒸煮设备



双槽蒸煮器 电热回转式蒸煮锅: 15 升,最高使用表锅盖压 800kPa,蒸煮最高温度175℃。 多管蒸煮器( 油浴):内设4小罐,每罐容积1升。 可适用在同一蒸煮曲线下的不同蒸煮方案的试验。 也适用于作蒸煮历程和蒸煮动力学的研究。

由于植物纤维原料各部位的组织结构不同;


备料质量不同;
蒸煮工艺条件的影响;

蒸煮试验所得纸浆中也会存在粗渣节子等未蒸解
的部分或一些非纤维性杂质,必要时应对纸浆进
行粗选、精选和净化。
浆料的筛选及粗渣率的测定
(1) 测定原理:利用筛板的筛缝将浆料中尺寸大于缝 宽的粗渣进行分离。 (2) 设备:振动式平板筛浆机: 化学木浆一般用0.30~0.35mm筛缝的筛板; 化学草浆一般选用0.20~0.25mm筛缝的筛板。 (3) 150目尼龙网框(或布袋)。
下的化学浆。

纸浆的高锰酸钾值是指1g 绝干浆在特定条件下所
消耗0.02mol/L/KMnO4溶液的毫升数。
测定原理

基于浆料在特定条件下和高锰酸钾进行氧化作用, 经过一定时间后用碘化钾来停止高锰酸钾对浆料的 作用。然后再用硫代硫酸钠滴定析出的碘,由此计 算高锰酸钾的量。
其反应为
2KMnO4 8H2 SO4 10KI 2MnSO4 6K2 SO4 5I 2 8H2O
操作程序:


检查蒸煮锅零配件的完好性,关闭锅底取液阀门; 将原料装如蒸煮锅内,加入蒸煮液(使药液混合 均匀,草类原料可将蒸煮液与原料在塑料盆中混 合均匀再装锅); 盖上锅盖,按对称方向逐步将锅盖螺母拧紧,并 关闭放汽阀门;



开机,检查有无漏液现象。空转适当时间后,开 始加热; 记录开始升温时间及起始温度,每隔 10-15min 记 录一次时间、温度与压力的关系; 至保温终点后,关闭加热电源,锅盖朝上停止回 转,放汽,开锅卸浆; 清洗锅底。

700 600 500 400 300
要求:

200 100 0 0 -100 50 100 150 200 250 300 350
确定试验的蒸煮曲线[蒸煮温度(纵坐标)—蒸煮 时间(横坐标)]曲线。 根据所定的工艺条件,计算蒸煮试验中的甘蔗 Na2 S)用量(mL) 渣风干重(kg)、药剂( NaOH 、 以及补充水量(mL)。

2Na2 S2O3 I 2 Na2 S4O6 2NaI
仪器与试剂
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ 电动搅拌器:转速为(500±100)r/min; 秒表 恒温水浴 (0.02±0.001)mol/L的高锰酸钾标准溶液 0.1mol/L的硫代硫酸钠标准溶液 2mol/LH2SO4溶液 5g/L的淀粉溶液。
制浆造纸分析与检测
试验一 蒸煮试验及其检测
双槽蒸煮器
旋转蒸煮器
一、原料准备及水分测定

试样的采取
所用原料试样应具有代表性 蔗渣原料:要求确定除髓率,工厂除髓率为25%- 30%左右。




对取得的原料样品,常需进一步处理: 筛选 风干 将试样装入试样瓶或塑料袋,密封平衡水分,备 用。 标记原料来源、品种、贮存期,注明采样日期。
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化学成分指标包括:总碱量、有效碱、活性碱、 还原物含量等。
黑液总碱量的测定

通过测定黑液总碱量可了解黑液中可供回收利用 的钠盐量。黑液中总碱包括与木素化合的钠盐 (RONa)、碳酸钠、硫化钠、硫酸钠、硫代硫酸 钠、亚硫酸钠、硅酸钠、而不应包括少量的氯化 钠、氯化钾和铁、铝等其他杂质。
测定总碱的方法有三种:

注意事项

上述方法适用于测定高锰酸钾值小于 20 的纸浆。 若 大 于 此 值 , 则 应 加 入 40mL0.02mol/L 溶 液 , 40mL2mol/L溶液及1120mL水,最后反应杯中溶液 总量应为1200mL,其余手续完全相同。

测定时所用的KMnO4溶液应恰为0.02mol/L,否则应 根 据 实 际 浓 度 换 算 成 相 当 于 25mL 或 40mL 0.02mol/L溶液量,再准确量取,滴定时所用溶液 的浓度若不为 0.1mol/L 时,亦应将所耗用的硫代 硫酸钠溶液换算成相当于 0.1mol/L 溶液量后,再 代入公式进行计算。
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