第二章-造纸植物纤维原料和纸浆的化学成分分析ppt-(6-8节)
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造纸原料和纸浆
（,）纤维素 !纤维素的化学结构 纤维素属于线型高分子化合物，其分子式为（0+1,)，构成纤维素大分子的结构单位是 2
纤维素 半纤维素
木素#)Βιβλιοθήκη !)!)#)
草类 .. #) ,.
.)
.)
针叶木
阔叶木
表 . / " 典型针叶木、阔叶木和草类的化学组成（ $）
一般纸浆中最主要成份为纤维素，其次为半纤维素、本素、树脂和色素等物质。纤维素 和半纤维素是纸浆的主要成份，单宁、果胶质、脂肪、蜡及色素等杂质在造纸中应尽量除掉。 各种植物的化学组成如表 . / " 所示。
二、纸浆的成份与结构
（!）植物纤维原料的性能 !木材纤维的性能 针叶木的纤维有较大的细胞腔和较长的纤维而称为管胞，管胞占针叶木细胞总面积的
"#$以上，其平均长度为 # % &’’，最长达 (’’ 以上，直径为 ) * )#’’。非纤维细胞为木射线 管细胞和木射线薄壁细胞。因此针叶木纤维细胞比较单一，对造纸而言纤维细胞越单一，细 胞壁越薄（即壁腔比越小）、纤维越长，越有利。因此针叶木适合于生产强度要求较高的纸 张。阔叶木纤维类型较为复杂，纤维细胞仅占树木细胞总面积的 +)$ 左右，树木中含有大 过易破碎的导管，约占 #)$ ，此外还含有 ,)$ 左右的木射线细胞及纵向薄壁细胞等。阔叶 木纤维平均长度仅为 , * )’’ 左右，宽度只有针叶木的 , - ! % , - #，因此阔叶木适用于生产强 度要求较低的纸张。
麻、大麻、桑皮、檀皮等；种毛纤维原料，如棉纤维、棉短绒等。 由于我国森林资源贫乏，造纸原料木浆的比重一直偏低，木桨（合进日木浆）在造纸纤维
中的百分比从 !"#$ 年的 %& ’ () 、!"#* 年 %% ’ %) 降到 !""$ 年的 !& ’ +) 。“九五”计划要求到 %$$$ 年木浆要达到 !#) ，而世界发达国家木材纤维比重达 "*) 以上。以非木材原料为造纸 业的主原料，除纸的质量差，对环境造成的破坏远比以木材为主的造纸业严重，因此必须要 充分利用二次纤维，就显得更为迫切。目前全世界造纸工业原料结构比例是（ ：原生）木材纤 维 +! ’ #) ，废纸 (% ’ #) ，草类及其纤维 * ’ &) 、我国造纸工业原料主要为草，约占总原料的 *$) 以上，另外是废纸及木浆和少量的破布、废麻、竹等。
《植物纤维化学》PPT课件全文
3、学习内容与相关课程的关系
本课程牵涉有机化学、分析化学（包 括仪器分析）、物理化学、高分子化学、 高分子物理、生物合成等相关基础课程。 有关生物结构方面的内容，在《植物纤维 形态与结构》课程中专门讲述；
有关木质素、纤维素和半纤维素在蒸 煮和漂白化学反应过程中的影响因素，在 《制浆原理与工程》课程中专门讲述。
垂直方向切开的面称为横切面。
弦切面(Tangetial Section)：沿着与射
线垂直方向切开的面称为弦切面。
径切面(Radial Section)：沿着射线切
开的面称为径切面
树脂道：针叶材的特征
有些针叶材在横切面的晚材部分，凭肉 眼就可看见一些针头状的小白点，这就
是轴向树脂道或称纵行树脂道。
种子植物
木本—针叶树类
裸子植物：
木本—阔叶树类
种子植物
双子叶植物：草类、麻类、豆类
被子植物
单子叶植物—多数为草本，如禾本科类、禾本亚科、
竹亚科
1.1.1 植物纤维原料的分类
1.1.1.1 、木材纤维原料：
针叶材（又称软木，Softwood） 如云杉、红松、落叶松、马尾松、
思茅松等； 阔叶木（又称硬木，Hardwood）
应。 由于纤维素大分子每个糖基上有三个–OH（C2，C3，
C6），可发生各种酯化、醚化反应，在很大程度上可 改变纤维素的性质，生产出许多有价值的纤维素衍生 物。
纤维素衍生物的制备
纤维素酯化和醚化反应是制备纤维素衍 生物的重要反应。
由于纤维素大分子每个糖基上有三个– OH（C2，C3，C6），可发生各种酯化、 醚化反应，在很大程度上可改变纤维素 的性质，生产出许多有价值的纤维素衍 生物。
第一章
第二节 植物纤维原料的化学成分.
半纤维素的4个特点：
常见的半纤维素： （禾草类）：聚阿拉伯糖木糖、聚4-o-甲基葡萄糖醛酸木糖
（木材原料）：聚葡萄糖甘露糖、聚半乳糖葡萄糖甘露糖、 聚木糖葡萄糖
半纤维素的性质及对制浆造纸的影响 1 、无定形物质，作为填充物填充在纤维之间和微细 纤维之间，聚合度较低（小于 200 ），易吸水润胀。
2、原料不同，半纤维素的组成和含量不同。即使是 同一种原料，半纤维素结构与不尽相同。
壁、流浆箱、毛毯、造纸网、烘缸、纸张等处，导致粘辊、 糊网、毛毯透气度、纸张有透明点下降等给生产过程及纸张
质量带来不良影响—“树脂障碍” ；
c、抽出物中又有些成分不但导致蒸煮液分解，而且会使纸张 发黄，如落叶松等原料中的双氢栎精（酸法制浆）；桦木漂 白浆中残留物会引起纸浆返黄；
续5 d、抽出物中有些多酚类物质在蒸煮易与木素缩和，而一旦缩 和将不能在碎裂，导致浆中有生片出现，严重的出现“生 煮”。新砍伐的木材含量较高（尤其是针叶木）。 e、有些阔叶木中的多酚类物质在硫酸盐法蒸煮中会与木素发 生缩合反应，造成黑液黏度升高，不利于碱回收。硫酸盐皂 黏度高不利于皂化物的回收和再加工。 6、如何减轻或消除有机溶剂抽出物对制浆造纸产生的不良影 响？ 措施 1.原料储蓄一段时间后用,树脂因风化可减少。 2.备料车间钻孔去节。 3.经过以上措施处理后发现纸浆中树脂含量还较高时, 可加一些滑石粉,然后在纸机净化系统中一并除去。
化学制浆就是溶解木素，分离出纤维；木素是原料 及纸浆发色的主要原因。因此原料及纸浆中的木素含量 是制定蒸煮及漂白工艺条件的重要依据。 按照被保留在纸浆中木素的含量不同，可将纸浆区分为： 软浆：2%（木素） 半化学浆：15% 硬浆：8%（木素） 说明： 1、三类代表性原料的主要化成分见表1－1 2、造纸工业中除使用植物纤维外，有时也是用其他纤维 如合成纤维、矿物纤维及金属纤维 3、植物纤维原料的化学成分是我们利用原料、制定生产 工艺条件的基本依据，与产品的产量和质量有密切关系， 对生产过程及综合利用等方面也有影响。 4、植物纤维原料中的碳水化合物主要质纤维素和半纤维 素，但有些植物中还含有单糖、低聚糖、淀粉等碳水化 合物。
第二章 (3-5节)造纸植物纤维原料和纸浆的化学成分分析ppt (3-5节)
5
坩埚 高温炉
坩埚钳 石棉网
电炉
干燥器
6
(三)实验试剂
95%乙醇（化学纯级）、乙酸镁乙醇溶液
4.05g乙酸镁[Mg(Ac)2·4H2O]溶于50mL 蒸馏水中，以95%乙醇稀释至100mL。
(四)取样及处理 原料
纸浆试样 磨碎、取40-60目之间 剪成5×5mm小块，密封，平衡水分
7
参考：原料取2-3g， (五)实验步骤 纸浆取样量见书中 27页表格，纸和纸 板是2g
27
注意事项
1. 过滤初期，尽量不要使残渣流入玻璃滤器内，残 渣先在锥形瓶内充分洗涤后，再转移到玻璃滤器。 2. 抽吸力不要太大，避免堵塞，玻璃滤器要保留一 定液体，不要吸干，否则堵塞。 3. 氢氧化钠抽出物测定时，使用热水洗涤更快。 28
1G2玻璃过滤器的洗涤方法
(1)新的滤器使用前应以热的盐酸或铬酸洗液边抽滤边清 洗,再用蒸馏水洗净,可正置或倒置用水反复抽洗。 (2) 在110℃烘干,然后保存在无尘的柜或有盖的容器中, 若不然积存的灰尘和沉淀堵塞滤孔很难冼净。 注：如配置铬酸洗液，操作时要穿橡皮围裙、长统胶靴、 戴上眼镜和厚胶皮手套，以保安全。
2. 禾草类原料的高二氧化硅含量，在碱回收过程中易造
成硅干扰问题。
无色、略带色 透明或半透明
粘状液体 因此测定灰分含量是评价造纸原料制浆造纸性能的重
要指标之一。 4
一 灰分含量的测定 GB/t 742-2008
(一)原理 试样在高温下经炭化和灼烧（575±25℃、900±25℃） 后残余物的质量与试样质量之比，以%表示。 (二)仪器设备 坩埚、坩埚钳、电炉、高温炉、干燥器、天平
23
用盐酸标定氢氧化钠时 ，需先标定盐酸。
第二节造纸植物纤维化学成分与纸张耐久性
第二节造纸植物纤维化学成分与纸张耐久性一、纤维素(cellulose)〔一〕纤维素的结构纤维素是由假定干个ß-葡萄糖(ß-glucose)脱水聚合构成的直链高分子化合物，前一个ß-葡萄糖上C1的〔－OH〕和后一个ß-葡萄糖C4上的〔—OH〕脱去一个H2O，以氧桥即甙键〔—O—〕相连。
纤维素分子式〔C6H10O5〕n,其中C6H10O5为葡萄糖基(glucosyl)，n为聚合度，n表示纤维素长度。
n越大，链越长，甙键越多，纸张纤维耐久性越好。
1.纤维素的构成两个化学反响：植物体内光协作用(photosysthesis)生成葡萄糖〔单糖化合物〕，ß-葡萄糖脱水聚合(polymerization)生成纤维素〔同种单糖聚合而成的均一多糖化合物〕。
6CO2 +6H2O 光C6H12O6+6O2nC6H12O6脱水聚合(C6H10O5)n + nH2O2.纤维素的结构特点与纸张耐久性〔1〕纤维素的直链结构有利于纸张耐久性直链分子之间容易接近，分子间作用力〔范德华力〕大，耐久性好。
（2）纤维素分子之间能构成氢键(hydrogen bond)，有利于纸张的耐久性氢键的构成，纤维素分子间不可胜数个氢氧基接近到2.6nm的距离内时，一个纤维素分子链上〔－OH〕中的H原子与另一个纤维素分子链上〔－OH〕的O原子相互吸引构成氢键。
靠静电引力相结合〔OH······O〕。
氢键以虚线表示。
分子链越长，氢键结合越多，键能总和越大对纸张强度贡献越大。
结晶区(crystal lattice)的构成：由于氢键的作用，假定干个纤维素分子陈列划一有序，相互靠的很近，构成的结晶形状称为结晶区。
结晶区内有害物质和水分难以侵入，纤维素分子不易发生有害反响，提高纸张耐久性。
结晶区〔动摇区〕非结晶区〔不动摇区〕〔二〕纤维素的性质1.溶解性(solubility)常温下不溶于水和普通无机溶剂，溶解功用动摇。
植物纤维原料成分分析课件
第二节 试样水分测定
❖ 原料水分含量的多少，在造纸生产中有重 要的意义，因水分含量是工艺计算的重要依 据。并且它影响药液对原料的浸透速度。
❖ 存在于植物纤维原料中的水分有结合水 和游离水两种。结合水通过极性水分子和纤 维素的羟基形成氢键，比较难以除去。游离 水存在于纤维细胞腔中和毛细管中，比较容 易除去。
通过分析与检验可以指导和控制纸厂生产 的每一个环节，并能及时发现生产中存在的 问题，以便更快的加以解决。在纸厂生产过 程中，分析与检验是技术人员的眼睛，是生 产控制的依据，是产品质量的保证，所以分 析化验在工厂是非常重要的。
第二章 造纸植物纤维原料化学 成分分析
造纸植物纤维原料的化学成分主要包括： 纤维素、半纤维素和木素。另外，还有一些次 要成分，如水抽出物，有机溶剂抽出物和灰分 等。这些成分中为造纸所需要的主要是纤维素 和部分半纤维素，其他成分大部分将在制浆造 纸过程中予以除掉。
包试样用的定性滤纸和线要预先用苯—乙醇 混合液抽提1～2小时。
可以直接烘干150mL的圆底烧瓶。
❖ 3.注意事项： （1）实验所用的有机溶剂易燃、有毒，所以
应在通风橱操作，务必注意安全。 （2）试样包长度应低于索氏抽提器溢流管高
度，以使试样包完全浸在混合液中。
第五节 硝酸—乙醇法纤维素的测定
❖ 纤维素是由大量葡萄基通过1—4β甙键连 接而成的链状高分子化合物。一种不溶于水和 有机溶剂，性质稳定的多糖（可以溶于铜乙二 胺溶液中）。制浆，即是从原料中分离纤维素 的过程。原料中纤维素含量高，则制浆得率相 应就高。因此，通过测定原料中纤维素的含量， 可以决定原料的使用价值，进而推算蒸煮得率。
有机溶剂抽提过的试样，将木素氯化和氧化使之除
去，从而定量地测定残留物的量即为综纤维素。
22第二节植物纤维原料的化学成分PPT课件
分，在制浆过程中尽量不受破坏。
5
2、半纤维素（hemicellulose）
定义：
半纤维素是由两种或两种以上单糖基（葡萄 糖基、木糖基、甘露糖基、半乳糖基、阿拉 伯糖基及鼠李糖基等）组成的非均一聚糖， 并且分子中往往带有数量不等的支链。
6
半纤维素的性质及对制浆造纸的影响 1、造纸用化学浆应尽量多保留半纤维素，
15
1、抽提剂及抽出物
抽提剂：水、碱、丙酮、乙醚、乙醇、苯醇混合液。
抽出物：无机盐、糖类、植物碱、单宁、 色素、淀粉、果胶质、脂肪、脂肪酸、树 脂、树脂酸、酚类物质、蜡、香精油等。
16
2、不同原料的有机溶剂抽出物
① 针叶木的抽出物
针叶木中，松木和柏木的有机溶剂抽出物的含量是
比较高的（尤其在心材中），其主要成分为松香酸、 萜烯类化合物、脂肪酸及不皂化物。 针叶木有机溶剂抽出物主要存在于树脂道和射线薄 壁细胞中，心材含量比边材含量高。
纤维素
水解产物 D－ 葡 萄 糖
半纤维素
水解获得 各种单体
己糖 （ D－ 葡 萄 糖 ） （ D－ 甘 露 糖 ） （ D－ 半 乳 糖 ）
造纸植物纤维原料的化学组成组成
戊糖 （ D－ 木 糖 ） （ D－ 阿 拉 伯 糖 ）
糖醛酸
乙酰基
3
一、植物纤维原料的主要成分
1、纤维素(cellulose)
21
4、灰分
① 定义
造纸植物纤维原料都含有一定量的矿物质。纤维原料 燃烧和灰化后剩下的物质。
② 木材与草类原料的灰分含量与组成有很大差别
22
说明： a、大多数木材原料灰分为0.3－0.5％，禾本科原料
的灰分多数在2－5％；
b、原料不同、位置不同、年龄不同，灰分含量以 及灰 分中各种元素的比例不同，与植物生长环境 也有关系
5
2、半纤维素（hemicellulose）
定义：
半纤维素是由两种或两种以上单糖基（葡萄 糖基、木糖基、甘露糖基、半乳糖基、阿拉 伯糖基及鼠李糖基等）组成的非均一聚糖， 并且分子中往往带有数量不等的支链。
6
半纤维素的性质及对制浆造纸的影响 1、造纸用化学浆应尽量多保留半纤维素，
15
1、抽提剂及抽出物
抽提剂：水、碱、丙酮、乙醚、乙醇、苯醇混合液。
抽出物：无机盐、糖类、植物碱、单宁、 色素、淀粉、果胶质、脂肪、脂肪酸、树 脂、树脂酸、酚类物质、蜡、香精油等。
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2、不同原料的有机溶剂抽出物
① 针叶木的抽出物
针叶木中，松木和柏木的有机溶剂抽出物的含量是
比较高的（尤其在心材中），其主要成分为松香酸、 萜烯类化合物、脂肪酸及不皂化物。 针叶木有机溶剂抽出物主要存在于树脂道和射线薄 壁细胞中，心材含量比边材含量高。
纤维素
水解产物 D－ 葡 萄 糖
半纤维素
水解获得 各种单体
己糖 （ D－ 葡 萄 糖 ） （ D－ 甘 露 糖 ） （ D－ 半 乳 糖 ）
造纸植物纤维原料的化学组成组成
戊糖 （ D－ 木 糖 ） （ D－ 阿 拉 伯 糖 ）
糖醛酸
乙酰基
3
一、植物纤维原料的主要成分
1、纤维素(cellulose)
21
4、灰分
① 定义
造纸植物纤维原料都含有一定量的矿物质。纤维原料 燃烧和灰化后剩下的物质。
② 木材与草类原料的灰分含量与组成有很大差别
22
说明： a、大多数木材原料灰分为0.3－0.5％，禾本科原料
的灰分多数在2－5％；
b、原料不同、位置不同、年龄不同，灰分含量以 及灰 分中各种元素的比例不同，与植物生长环境 也有关系
造纸材料与造纸工艺PPT(32张)
包装印刷纸的类别及特性
5.4.3 打浆
经过打浆制造的纸可 以改善纸张的强度、表 面粗糙度和疏松多孔等 性能。打浆是机械和物 理过程，纤维在经过打 浆后，形态和性质都发 生了改变，能提高纸张 的强度、耐破度和耐折 度、平滑度、挺度和紧 度及收缩性，但降低了 撕裂强度和不透明度。
H
O
O
H
H
O
H
H
O
O
（1）常用的加填原料
滑石粉、碳酸钙、高岭土、钛白粉，除以上几种加填料外，还有烧石 膏、钙镁白、碳酸镁、硫酸钡、锌钡白等。
滑
高
石
岭
粉
土
包装印刷纸的类别及特性
（2）加填料对纸张的影响
（%） 20
15
10 反射
5 散射
0
1
2
3
① 对不透明度的影响： 能提高纸张的不透明度
填料颗粒细 小，折射率 高，使纸张 不透明度明 显提高
（4）芦苇 其品种多，纤维长度一般在0.95～1.52mm之间，
麦
杂细胞含量约占35％，芦苇制造的纸强度低，一般用
草
来制造印刷用纸。
生长和收割后的芦苇
包装印刷纸的类别及特性
（5）蔗渣 是甘蔗制糖后残剩的纤维物质，纤维长度大部分为1.47～ 3.04mm，一般用来制造半透明纸，书写纸、印刷用纸。
甘
甘
蔗
蔗
渣
（6）棉纤维 棉纤维现为长度可达到20～56mm。杂细胞含量很少，可用 于制造钞票纸、证券纸、晒图纸等高档纸。
棉 花
包装印刷纸的类别及特性
包装印刷纸的类别及特性
2. 木材纤维的结构
在木材纤维结构中，木 素将纤维一束束的粘在一 起，但胞间层浓度最大， 占该部分组织容积的绝大 部分，一般约80％。木材 在纤维细胞壁生长过程中 最初会形成初生壁，初生 壁内沉积一层细胞壁，这 层称为次生壁，（次生壁 分为三层，即内层、主体、 外层）在次生壁外层是第 三层壁，最后是细胞腔。
第二章-造纸植物纤维原料和纸浆的化学成分分析ppt-(6-8节)
10
注意事项
3. 水浴时经常摇晃，使反应均匀，小锥形瓶充满黄色有 毒气体，应冷却、散尽后取下。 4. 过滤操作：不过快，不吸干。 5. 丙酮洗涤时，应控制丙酮用量少些，以节约药品，并在 通风厨操作。 6. 非木材原料灰分测定：①过滤器放入坩埚一同灼烧 ② 综纤维素移入坩埚进行灼烧。
11
亚氯酸钠纯度分析方法
3. 酸赶式走滴管定中管气的泡使。用，右手拿住锥形瓶颈，向同一方向转动。左手旋开（或关闭）
活塞，使滴定液逐滴加入。
6. 滴定管不同于量筒，其读数从上到下是由小变大。
4. 碱式滴定管的使用，左手挤捏玻璃球处的橡皮管，使液体逐滴下降。
32
注意
1. 滴定管用后应立即洗净。 2. 酸式滴定管不得用于装碱性溶液，因为玻璃的磨口部分易
聚戊糖是半纤维素中五碳糖组成的高聚物的总称。 针叶木半纤维素含量15-20%，以聚甘露糖（六）为
主，阔叶木和非木材原料半纤维素含量20-30%，以 聚木糖（五）为主。因此对于后者来说，测定聚戊 糖含量对表征半纤维素含量更具有实际意义。 针叶木聚戊糖含量为8-12%，阔叶木为12%-26%，禾 本科植物为18-26%。
35
36
纸浆聚戊糖含量的测定 GB/T 745-2003 容量法
与造纸原料聚戊糖含量测定基本相似， 蒸馏取样量：＞10%取0.5g，小于10%取1g
37
木素含量的测定
思考题
1 为什么要测定酸溶木素？ 2 酸不溶木素和酸溶木素测定的原理分别是什么？ 3 硫酸法测定木素含量的影响因素？ 4 为什么测定酸溶木素时，稀酸处理时要采用敞口补加水
进一步水解转化为为糠醛，用容量法或比色法定量地测定蒸
馏出来的糠醛含量，然后换算成多戊糖含量。
注意事项
3. 水浴时经常摇晃，使反应均匀，小锥形瓶充满黄色有 毒气体，应冷却、散尽后取下。 4. 过滤操作：不过快，不吸干。 5. 丙酮洗涤时，应控制丙酮用量少些，以节约药品，并在 通风厨操作。 6. 非木材原料灰分测定：①过滤器放入坩埚一同灼烧 ② 综纤维素移入坩埚进行灼烧。
11
亚氯酸钠纯度分析方法
3. 酸赶式走滴管定中管气的泡使。用，右手拿住锥形瓶颈，向同一方向转动。左手旋开（或关闭）
活塞，使滴定液逐滴加入。
6. 滴定管不同于量筒，其读数从上到下是由小变大。
4. 碱式滴定管的使用，左手挤捏玻璃球处的橡皮管，使液体逐滴下降。
32
注意
1. 滴定管用后应立即洗净。 2. 酸式滴定管不得用于装碱性溶液，因为玻璃的磨口部分易
聚戊糖是半纤维素中五碳糖组成的高聚物的总称。 针叶木半纤维素含量15-20%，以聚甘露糖（六）为
主，阔叶木和非木材原料半纤维素含量20-30%，以 聚木糖（五）为主。因此对于后者来说，测定聚戊 糖含量对表征半纤维素含量更具有实际意义。 针叶木聚戊糖含量为8-12%，阔叶木为12%-26%，禾 本科植物为18-26%。
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纸浆聚戊糖含量的测定 GB/T 745-2003 容量法
与造纸原料聚戊糖含量测定基本相似， 蒸馏取样量：＞10%取0.5g，小于10%取1g
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木素含量的测定
思考题
1 为什么要测定酸溶木素？ 2 酸不溶木素和酸溶木素测定的原理分别是什么？ 3 硫酸法测定木素含量的影响因素？ 4 为什么测定酸溶木素时，稀酸处理时要采用敞口补加水
进一步水解转化为为糠醛，用容量法或比色法定量地测定蒸
馏出来的糠醛含量，然后换算成多戊糖含量。
第二节植物纤维原料的化学成分
半纤维素的性质及对制浆造纸的影响 1、造纸用化学浆应尽量多保留半纤维素， 这样不但可提高制浆得率，而且对纸浆的 性能及成纸性能有良好的影响。 2、精制浆：尽量去除木素和半纤维素，只 保留纤维素的纸浆，又称为溶解浆。
3、木素
定义
木素是由苯丙烷结构单元(即C6-C3单元)通过醚键、碳-碳 键等连接而成的具有三维空间结构的芳香族高分子化合物.
c、原料中灰分是呈氧化物状态的矿物质元素
③ 与制浆造纸的关系
灰分对制浆造纸的影响 a、纸浆中Cu、Fe、Mn等金属离子对纸浆的颜色以及纸 浆过氧化 氢、氧气、臭氧漂白会产生不良影响，而 且会促进漂剂分解。 b、原料中尤其是草类原料灰分中的SiO2和Na2O反应后 溶于黑液（Na2SiO3是粘合剂）给碱回收造成许多困 难，黑液的提取率降低，并严重影响碱回收过程， 称之为硅干扰。
4、灰分
① 定义
造纸植物纤维原料都含有一定量的矿物质。纤维原 料燃烧和灰化后剩下的物质。
② 木材与草类原料的灰分含量与组成有很大差别
说明： a、大多数木材原料灰分为0.3－0.5％，禾本科原料 的灰分多数在2－5％；
b、原料不同、位置不同、年龄不同，灰分含量以及 灰 分中各种元素的比例不同，与植物生长环境也 有关系
2.34
0.37 4.43 2.16 0.23 0.66 2.39
12.43 22.87 21.32 15.61 30.98 29.86 44.56 48.79
11.62 8.54 25.90 22.61 21.12 23.40 25.56 21.08
-
9.29
70.75
28.43 1.32 46.92 28.42 0.94 51.86 22.91 1.69 53.43 17.10 1.76 43.24 30.67 0.7 20.72 45.50 50.15
制浆造纸培训ppt课件
23
化学机械法制浆
先用温和的化学法处理原料，然后磨解成浆。 特点：两段制浆，包括化学预处理和机械后处理两个阶段。 化学预处理（浸渍）是用化学药剂将原料的非纤维成分溶解掉，实现纤维的软 化，使纤维组织松弛，更适于磨浆。
24
生物法制浆
以微生物或其制品（酶）对木片进行预处理，然后用机械 法或化学机械法制浆。
②初生壁和次生壁外层的破除 由于初生壁和次生壁外层木素含量较多，能透水而不能润涨，并紧紧
地束缚次生壁中层，使次生壁中层的细纤维得不到松散和润涨。需要通 过打浆的机械作用和纤维之间的相互摩擦将初生壁和次生壁外层破除， 才能使次生壁中层充分的润涨和细纤维化。 ③润胀
难以润胀的 P层和S1层被破除后，S2层便开始润胀，由于S2层的各向 异性的结构，因而有可能发生润胀。润胀的结果，有使纤维直径增大的 趋势，并变得柔软可塑。又因吸水润胀，纤维的比容有所增加，使纤维 细胞壁的结构变得松弛，降低了细纤维之间的内聚力，为打浆机械的进 一步细纤维化作用提供了基础。润胀与纤维中所含的亲水性物质（即半 纤维素）有关。
指半纤维素和其 它碳水化合物。 渗透于骨架物质， 增加细胞的刚性。
结壳物质 （水泥）
以纤维素的微纤丝状态存在于细 胞壁中，赋予细胞拉力强度。在 细胞壁的各个层次按不同的方向 排列，起到骨架物质的作用。微 纤丝的排列方向不但决定着木材 各向异性的特征，而且分出了细 胞壁的各个壁层。
物理作 用
木素，遍布于细胞壁之 中，使细胞获得硬度。
9
纤维素存在于一切植物的细胞壁内，是植物纤维的主要成分，约占40-98 ％，它是在制浆过程中应极力设法保留的部分。
半纤维素是非纤维素的碳水化合物，半纤维素的结构疏松无定形，易于 吸水润胀，易溶于稀碱液。半纤维素也是在制浆过程中应该极力保留的 部分。
化学机械法制浆
先用温和的化学法处理原料，然后磨解成浆。 特点：两段制浆，包括化学预处理和机械后处理两个阶段。 化学预处理（浸渍）是用化学药剂将原料的非纤维成分溶解掉，实现纤维的软 化，使纤维组织松弛，更适于磨浆。
24
生物法制浆
以微生物或其制品（酶）对木片进行预处理，然后用机械 法或化学机械法制浆。
②初生壁和次生壁外层的破除 由于初生壁和次生壁外层木素含量较多，能透水而不能润涨，并紧紧
地束缚次生壁中层，使次生壁中层的细纤维得不到松散和润涨。需要通 过打浆的机械作用和纤维之间的相互摩擦将初生壁和次生壁外层破除， 才能使次生壁中层充分的润涨和细纤维化。 ③润胀
难以润胀的 P层和S1层被破除后，S2层便开始润胀，由于S2层的各向 异性的结构，因而有可能发生润胀。润胀的结果，有使纤维直径增大的 趋势，并变得柔软可塑。又因吸水润胀，纤维的比容有所增加，使纤维 细胞壁的结构变得松弛，降低了细纤维之间的内聚力，为打浆机械的进 一步细纤维化作用提供了基础。润胀与纤维中所含的亲水性物质（即半 纤维素）有关。
指半纤维素和其 它碳水化合物。 渗透于骨架物质， 增加细胞的刚性。
结壳物质 （水泥）
以纤维素的微纤丝状态存在于细 胞壁中，赋予细胞拉力强度。在 细胞壁的各个层次按不同的方向 排列，起到骨架物质的作用。微 纤丝的排列方向不但决定着木材 各向异性的特征，而且分出了细 胞壁的各个壁层。
物理作 用
木素，遍布于细胞壁之 中，使细胞获得硬度。
9
纤维素存在于一切植物的细胞壁内，是植物纤维的主要成分，约占40-98 ％，它是在制浆过程中应极力设法保留的部分。
半纤维素是非纤维素的碳水化合物，半纤维素的结构疏松无定形，易于 吸水润胀，易溶于稀碱液。半纤维素也是在制浆过程中应该极力保留的 部分。
化学制浆-PPT
蒸煮时间
蒸煮温度和蒸煮时间两个因 素结合成为一个变数。
H-因子
H-因子：以各蒸煮温度的相对反应速率常数 与蒸煮时间的定积分。
H-因子的意义：
• 稳定蒸煮纸浆质量。（计算出获得规定 硬度的纸浆所必须的H-因子。）
• 应用于蒸煮的自动化控制系统，作为蒸 煮终点控制的数学模型。
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第二章 化学法制浆思考题
2.锅内热扩散逆流洗涤和冷喷放，使污 染轻、浆强度高。
3.占地面积小。
只有在原料被液体 所饱和时，才能有效
的扩散
3.浸透的推动力和影响因素
• 毛细管作用：
推动力：压力差
影响因素：原料种类、 心材与边材、水分含量、 压力差
• 扩散作用：
推动力：浓度差
影响因素：原料比重、 水分含量、蒸煮液组 成
pH<13：纤维轴向的扩散作用
比横向大10~40倍
pH>13：纤维轴向的扩散作用
什么？其反应历程如何？ 6.烧碱法和硫酸盐法脱木素的主要反应及反
应特点是什么？ 7.比较不同原料在烧碱法和硫酸盐法。
第三节 蒸煮方法和蒸煮技术
内容：蒸煮的工艺规程 • 蒸煮操作过程 • 蒸煮技术
工艺条件 — 数据
一、苛性钠法和硫酸盐法
（一）蒸煮过程：蒸煮的操作程序 装锅、送液
升温 保温 放料
1.装料、送液
1.化学制浆是如何分类的？
2.解释下列名词及术语的含义
（1）总碱；
（8）液比；
（2）活性碱； （9）得率；
（3）有效碱； （10）纸浆硬度；
（4）硫化度；
（5）白液；
（6）黑液；
（7）用碱量；
（11）纤维分离点； （12）H－因子；
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容量法（溴化法）
(一) 测定原理
简便、迅速、准确
➢ 溴化法是基于加入一定量溴化物与溴酸盐混合液于含有糠 醛的馏出液中，溴即按下式析出： 5KBr + KBrO3 + 6HCl → 6KCl + 3Br2 + 3H2O
➢ 析出的溴与糠醛发生如下加成反应
溴与糠醛的加成反应。因反应条件不同而异。
a. 当糠醛溶液在室温下与过量溴作用 1 小时，则 1 摩尔糠
2. 蒸馏速度的影响。严格控制30mL/10min，300-360mL（12g试样），温度164-166℃（162℃），过高则分解。
3. 其他挥发物质的影响。一类是还有其他可以形成糠醛物 质：聚甲基戊糖、聚糖醛酸、聚己糖等（结果偏高）。 另一类是木素、丹宁可与糠醛缩合，减少其蒸馏量（结 果偏低）。 17
13 功能基含量的测定
2
综纤维素含量的测定
思考题
1. 综纤维素是指原料中的什么物质？ 2. 综纤维素测定的原理是什么？ 3. 在处理木材纤维原料与非木材纤维原料有什么区别？ 4. 除索氏抽提器外，测定过程中还用到什么特殊装置？
3
聚戊糖含量的测定
思考题
1 测定原料多戊糖的意义和原理是什么？用到的特殊玻璃装置是？ 2 多戊糖能否代表原料中全部半纤维素的量？ 3 原料不同，半纤维素的含量和结构有什么不同？ 4 乙酸苯胺检查糠醛蒸馏是否完全的道理是什么？ 5 酸水解时，为什么加氯化钠？ 6 计算式中的系数 1.38 和 1.88 是怎样得来的？
5
目前常用的方法是亚氯酸钠法。操作简单，快速去除木素。 适应于各种木材及非木材植物纤维原料。
GB/T 2677.10-1995 (一)原理 在pH4-5时，用亚氯酸钠处理已抽提树脂的试样，除
去所含木素，定量地测定残留物（即综纤维素）含量。
NaClO2 + H+ HClO2 + Na+
4HClO2
14
测定聚戊糖含量通常采用12%盐酸水解的方法，它测 定的是半纤维素中五碳糖的总量。想测定半纤维素 中各种单糖的组分，则需先将试样酸水解为单糖， 然后采用气、液相色谱法。
15
ห้องสมุดไป่ตู้
造纸原料聚戊糖含量的测定 GB/T 2677.9-1994
容量法和分光光度法 (一)聚戊糖转化为糠醛的原理
将试样与12%盐酸共沸，使试样中的聚戊糖转化戊糖，戊糖
包扎
苯醇抽提
加试剂
0.5mL 冰醋酸 0.6g 亚氯酸钠
重复多次
旋转，摇晃
恒温水浴
75℃，1h
试样变白
加试剂
65mL 蒸馏水 0.5mL 冰醋酸 0.6g 亚氯酸钠
冷却
• 木材纤维重复四次，非木材纤维重复三次 • 试样变白，仍含有2-4%的木素 • 非木材原料测灰分
取出试样
综纤维素仪
过滤洗涤
无酸性 丙酮3次
见附录：p39 —— 硫代硫酸钠标准溶液滴定
12
聚戊糖含量的测定
半纤维素含量高的原料，碱法浆得率高，纸浆易吸水润胀， 有利于节省打浆动力消耗，同时成纸具有紧度高、透明度高 的特点。
半纤维素是指除纤维素和果胶以外的植物细胞壁聚糖，不同 种类植物，其含量和结构不同。经水解可生成多种单糖，其 中有五碳糖（木糖和阿拉伯糖）和六碳糖（甘露糖、葡萄糖、 半乳糖、鼠李糖）。 13
第二章-造纸植物纤维原料和纸浆的化学成分分析ppt-(6-8节)
第二章 造纸植物纤维原料和纸浆的化学成分分析
1 分析用试样的采取 2 水分的测定
3 灰分及酸不溶灰分 4 抽出物含量的测定 5 纤维素含量的测定 6 综纤维素含量的测定
7 聚戊糖含量的测定 8 木素含量的测定 9 果胶和单宁含量 10 纸浆抗碱性和碱溶解度 11 漂白浆还原性和铜价 12 化学浆粘度和聚合度
醛与 4 摩尔溴原子化合。
2ClO2 + HClO3 + HCl + H2O
2: 1:1
亚氯酸钠分解产生的二氧化氯与木素反应 6
(二)仪器设备 恒温水浴、索氏抽提器、综纤维素测定仪 1G2玻璃滤器、真空泵、抽滤瓶
250mL锥形瓶 +25mL锥形瓶
(三)实验试剂 2:1苯醇混合液、亚氯酸钠、冰醋酸、丙酮
7
(四)测定步骤
2g试样
聚戊糖是半纤维素中五碳糖组成的高聚物的总称。 针叶木半纤维素含量15-20%，以聚甘露糖（六）为
主，阔叶木和非木材原料半纤维素含量20-30%，以 聚木糖（五）为主。因此对于后者来说，测定聚戊 糖含量对表征半纤维素含量更具有实际意义。 针叶木聚戊糖含量为8-12%，阔叶木为12%-26%，禾 本科植物为18-26%。
4
综纤维素含量的测定
是植物纤维原料中纤维素和半纤维素的全部，即碳水化合物 总量。
一般针叶木为65-73%，阔叶木为70-82%，禾本科植物为6480%。
是鉴别制浆造纸使用价值的重要指标，又可以表征过程机理。 其测定方法：直接法 和 间接法
100-木素含量 或 100-木素含量-灰分含量（非木材） • 原则是尽量除去木素，而纤维素和半纤维素不受破坏。 • 常用方法：亚氯酸钠法、氯-乙醇胺法、二氧化氯法等
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注意事项
3. 水浴时经常摇晃，使反应均匀，小锥形瓶充满黄色有 毒气体，应冷却、散尽后取下。 4. 过滤操作：不过快，不吸干。 5. 丙酮洗涤时，应控制丙酮用量少些，以节约药品，并在 通风厨操作。 6. 非木材原料灰分测定：①过滤器放入坩埚一同灼烧 ② 综纤维素移入坩埚进行灼烧。
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亚氯酸钠纯度分析方法
烘干恒重
8
(五)结果计算
同时进行两次测定，取算术平均值，精确至小数 点后第二位，绝对误差不超过0.4%。
9
注意事项
1. 酸性条件下进行，加入足量的冰醋酸（0.5mL），否则 亚氯酸钠分解不完全，木素不能被有效去除，试样不 变白，导致测定结果偏高。
2. 亚氯酸钠为0.6g（100%计算），实际加入量应按附录 方法分析其含量（纯度）后计算得出。而商品一般纯 度为75%。
进一步水解转化为为糠醛，用容量法或比色法定量地测定蒸
馏出来的糠醛含量，然后换算成多戊糖含量。
(C5H8O4)n + nH2O Hcl n C5H10O5
聚戊糖
戊糖
n C5H4O2
糠醛
戊糖
糠醛
(二)影响蒸馏的因素
1. 盐酸浓度的影响。采取措施：（1）加入一定量的食盐， 保持酸浓度恒定，提高溶液沸点，达到较高转化温度的 要求。（2） 严格控制补加盐酸的时间和数量。