稻草亚硫酸氢镁法与烧碱法制浆对比
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关键 词 稻 草 烧 碱 法 亚 硫 酸 氢镁 法
作 为造纸原料 ， 草质量差 、 稻 生产过 程 问题 多是
众所周知 的 。 而我 国水 稻种植 面积 大 ， 稻草 资源丰 富 、
磺酸或木素磺酸盐 ， 增加其亲水性而使木素溶出， 分 离纤维 成浆 。酸性 条件下 ， 碳水化 合物 中的半纤维 素
与 亚硫 酸氢镁法 化学浆进 行试验及 分析对 比。
使木 素分子 中酚型结 构 的 ａ芳基醚 键 、一 ． ａ烷基醚键 以
ｌ 稻草 的化学组成与细胞结构
稻草 的化学 组成 ：
表 １ 草 的主 要 化 学 组成 稻
及非酚型结构 中的１ ３ ． 芳基醚键断裂 ， 使木素大分子变
小 ， 在变小 的木素 分子 中引进亲水基 团， 木素溶 并 使
期 ：造 纸 ０ 年 期 ｝ ｝ ２０ 第３ １
・
试验与研 究 ・
比
袁世 炬 李 红 飞 马龙
（ 北 工业 大学化 学与 环 境 学 院 ４ ０ ６ ） 湖 ３ ０ ８
摘 要 对比分析 了稻草两种不 同制浆方法及其浆的特点 ， 认为烧碱 法所需蒸煮条件较缓和 ， 成浆容易， 能量消 耗较 小， 但存在严重的硅 干扰 ； 亚硫 酸氢镁法浆中含硅杂细胞 多， 易影响纸张的印刷质量， 但亚硫酸氢镁法有助 于 改善 纸 张 松 厚度 、 不透 明 性 和脆 性 等 性 能 ， 可避 免 红 液 回 收严 重 的 硅 结垢 问题 。
收 稿 日期 ：０ ００ —０ ２ １．４２
煳 ：选 纸 ０ 年 期 ｝ ｝ ２ ０ 第３ １
至 ｌ０ ２ ℃一 小 放 气 一 升 温 ５ ｒｉ 至 １５ｃ 保 温 ０ ｎ ａ ６ ｃ一
９ ｍｉ 放锅 。 ０ ｎ 一 烧 碱 法 ：室 温 一 空 转 ２ ｍｉ 升 温 ７ ｍｉ 至 ０ ｎ 一 ０ ｎ １５ ４ ℃一保 温 ４ ｍｉ ＊ 锅 。 ０ ｎ 放 －
量较 高 ， 硅含量 也较 高 ， 当采用碱 法蒸 煮时 ， 晶细胞 硅
整体 与碱 液发 生作用 ， 存在 于稻 草表皮 外层 的硅 晶细 胞 于周边 软木 细胞 间的作 用减弱 ， 最终 硅 晶细胞脱离
纤 维细胞 进入碱 液 中 ， 原料 中二 氧化硅 较多地 以硅 酸 钠形 式溶 入到 黑液 中 ， 导致 黑液燃 烧法 回收 工艺过程
一
价 廉 ，将 稻草作 为后备 的造 纸资源来 加 以合理 利用 ，
不 失为 一种 开源 节流 的方法 。本 文就 稻草 的烧 碱法
般较纤 维素更容 易进行 酸性水解 反应 ， 半纤 维素 中 烧碱 法 制浆原 理 是氢 氧根 离子 在高 温条 件下 能
的聚戊糖 较聚 己糖 易发生 酸性水解 。
４ 试 验 数 据 与 分 析
表 ３ 稻草亚硫酸氢镁法与烧碱法化学浆分析数据
中产生严 重 的硅干 扰问题 ； 而亚硫 酸氢 镁法红 液 中的
硅 含量低 ， 大减轻 了红液 综合 利用过 程 中蒸 发浓缩 大
Hale Waihona Puke Baidu
的硅结 垢 现 象 。但 也正 因 为亚 硫酸 氢镁 法 浆 中保 留 较 多 的表皮组 织等 含硅杂 细胞 ， 易于影 响所抄 纸张 的 印刷质 量 ， 处理不 当容 易在 印刷过 程 中引起掉 毛 、 糊
版。
方 ：麓 法 茎
璧 兰 ！ ！ ！ ！ ： ！： ： ！ ！ ！ 竺 ： ！竺 垄 ： ！！ ： ！ ！ ： ！
硅
！ ： 堕 ： ！ ！
詈 ｓ ． ． ｓ ． ｚｅ 。 ｓ ｅ 。 。 ｓ 。 。 。 ｅ ｓ ｓ ｅ 。 。 ｓ ｅ
能及产 品质量 。
２ 亚 硫 酸盐 法 和烧 碱 法 化 学制 浆原 理
亚硫 酸盐法 制浆 原理 主要 是利 用药 液 中的亚 硫 酸氢根 离子作用木 素 的 Ｃ ，发生 磺化反应 生成木 素 ａ 蒸煮 曲线 ：
亚硫酸 氢镁法 ： 温一空转 ｌｍｉ 升温 ５ｍｉ 室 ｎ ５ 一 ０ ｎ
稻草原料取至辽宁锦州地区 ， 蒸煮采用四罐电炉
回转锅 。亚硫 酸氢镁蒸 煮液取 至辽宁金 城纸业 ， 烧碱 法蒸 煮 液采用 分 析纯 氢氧 化钠 配置 。亚 硫酸 氢镁法 和烧碱法化学蒸煮工艺分别参考辽 宁金城 纸业（ 苇 ） 芦 和辽宁省朝 阳纸 厂（ 稻草 ）具体蒸 煮条件 如表 ２ ， ：
解 到蒸煮 液 中 ， 而脱 木素成 浆 。碱性 条件下 ， 从 碳水
化 合物主要存 在剥皮 反应 和碱性水解 ， 半纤维 素中 的
聚戊糖 比聚己糖稳定 。
相对草类 原料 的芦 苇和麦草 ， 稻草 的木 素与多戊
糖 含量 比较低 ， 氧化 硅是灰分 的主要成 分 ， 含量 二 其
３ 实验
由表 ３ 知 ， 硫酸氢 镁法 在蒸 煮最 高温 度和 时 可 亚
间较高 的情况 下 ， 其浆 的得 率略 高于烧 碱法 ， Ｋ值 而 和木素含 量要 高于 烧碱法 ， 明稻草 烧碱 法 比亚硫 酸 说 氢镁法 容易脱 木素 成浆 ； 上 述制浆 工艺 条件 所得浆 从
的测试 数据 看 ， 亚硫 酸氢 镁法 浆得率 高 主要是 浆 中木 素 、 分（ 灰 主要 是二 氧化 硅 ） 以及苯醇 抽 提物 的含量 高
表 ２ 蒸煮条件
高是稻 草原料 的重 要化学组 分特点 。
稻 草的细胞结 构 ： 稻草 的纤 维短 而细 ， 纤维 的组 织结构决定 其浆 中 不定形 的细小 细胞较 多 ， 非纤 维细胞含量 很大 ， 以 尤 细碎不整 的薄 壁细胞最 多 ，导致稻草 浆的滤水 性差 ，
成浆 灰分高且 稻草节组织 坚实 ， 不易蒸 煮 ， 造成 漂 白 浆尘埃 多 ， 白度低 。这 些特性直 接影 响纸机 的抄造性
５结 语
（ ）稻草 亚硫 酸氢镁 法化学 浆得 率高 于烧碱法 ， １
原料 资源利 用率 高 ， 助于 降低成 本 ； 有 （） ２ 稻草烧碱法化 学浆所需制浆蒸 煮条 件较缓和 ，
成浆容 易 ， 能量 消耗较 小 ；
作 为造纸原料 ， 草质量差 、 稻 生产过 程 问题 多是
众所周知 的 。 而我 国水 稻种植 面积 大 ， 稻草 资源丰 富 、
磺酸或木素磺酸盐 ， 增加其亲水性而使木素溶出， 分 离纤维 成浆 。酸性 条件下 ， 碳水化 合物 中的半纤维 素
与 亚硫 酸氢镁法 化学浆进 行试验及 分析对 比。
使木 素分子 中酚型结 构 的 ａ芳基醚 键 、一 ． ａ烷基醚键 以
ｌ 稻草 的化学组成与细胞结构
稻草 的化学 组成 ：
表 １ 草 的主 要 化 学 组成 稻
及非酚型结构 中的１ ３ ． 芳基醚键断裂 ， 使木素大分子变
小 ， 在变小 的木素 分子 中引进亲水基 团， 木素溶 并 使
期 ：造 纸 ０ 年 期 ｝ ｝ ２０ 第３ １
・
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袁世 炬 李 红 飞 马龙
（ 北 工业 大学化 学与 环 境 学 院 ４ ０ ６ ） 湖 ３ ０ ８
摘 要 对比分析 了稻草两种不 同制浆方法及其浆的特点 ， 认为烧碱 法所需蒸煮条件较缓和 ， 成浆容易， 能量消 耗较 小， 但存在严重的硅 干扰 ； 亚硫 酸氢镁法浆中含硅杂细胞 多， 易影响纸张的印刷质量， 但亚硫酸氢镁法有助 于 改善 纸 张 松 厚度 、 不透 明 性 和脆 性 等 性 能 ， 可避 免 红 液 回 收严 重 的 硅 结垢 问题 。
收 稿 日期 ：０ ００ —０ ２ １．４２
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量较 高 ， 硅含量 也较 高 ， 当采用碱 法蒸 煮时 ， 晶细胞 硅
整体 与碱 液发 生作用 ， 存在 于稻 草表皮 外层 的硅 晶细 胞 于周边 软木 细胞 间的作 用减弱 ， 最终 硅 晶细胞脱离
纤 维细胞 进入碱 液 中 ， 原料 中二 氧化硅 较多地 以硅 酸 钠形 式溶 入到 黑液 中 ， 导致 黑液燃 烧法 回收 工艺过程
一
价 廉 ，将 稻草作 为后备 的造 纸资源来 加 以合理 利用 ，
不 失为 一种 开源 节流 的方法 。本 文就 稻草 的烧 碱法
般较纤 维素更容 易进行 酸性水解 反应 ， 半纤 维素 中 烧碱 法 制浆原 理 是氢 氧根 离子 在高 温条 件下 能
的聚戊糖 较聚 己糖 易发生 酸性水解 。
４ 试 验 数 据 与 分 析
表 ３ 稻草亚硫酸氢镁法与烧碱法化学浆分析数据
中产生严 重 的硅干 扰问题 ； 而亚硫 酸氢 镁法红 液 中的
硅 含量低 ， 大减轻 了红液 综合 利用过 程 中蒸 发浓缩 大
Hale Waihona Puke Baidu
的硅结 垢 现 象 。但 也正 因 为亚 硫酸 氢镁 法 浆 中保 留 较 多 的表皮组 织等 含硅杂 细胞 ， 易于影 响所抄 纸张 的 印刷质 量 ， 处理不 当容 易在 印刷过 程 中引起掉 毛 、 糊
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方 ：麓 法 茎
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能及产 品质量 。
２ 亚 硫 酸盐 法 和烧 碱 法 化 学制 浆原 理
亚硫 酸盐法 制浆 原理 主要 是利 用药 液 中的亚 硫 酸氢根 离子作用木 素 的 Ｃ ，发生 磺化反应 生成木 素 ａ 蒸煮 曲线 ：
亚硫酸 氢镁法 ： 温一空转 ｌｍｉ 升温 ５ｍｉ 室 ｎ ５ 一 ０ ｎ
稻草原料取至辽宁锦州地区 ， 蒸煮采用四罐电炉
回转锅 。亚硫 酸氢镁蒸 煮液取 至辽宁金 城纸业 ， 烧碱 法蒸 煮 液采用 分 析纯 氢氧 化钠 配置 。亚 硫酸 氢镁法 和烧碱法化学蒸煮工艺分别参考辽 宁金城 纸业（ 苇 ） 芦 和辽宁省朝 阳纸 厂（ 稻草 ）具体蒸 煮条件 如表 ２ ， ：
解 到蒸煮 液 中 ， 而脱 木素成 浆 。碱性 条件下 ， 从 碳水
化 合物主要存 在剥皮 反应 和碱性水解 ， 半纤维 素中 的
聚戊糖 比聚己糖稳定 。
相对草类 原料 的芦 苇和麦草 ， 稻草 的木 素与多戊
糖 含量 比较低 ， 氧化 硅是灰分 的主要成 分 ， 含量 二 其
３ 实验
由表 ３ 知 ， 硫酸氢 镁法 在蒸 煮最 高温 度和 时 可 亚
间较高 的情况 下 ， 其浆 的得 率略 高于烧 碱法 ， Ｋ值 而 和木素含 量要 高于 烧碱法 ， 明稻草 烧碱 法 比亚硫 酸 说 氢镁法 容易脱 木素 成浆 ； 上 述制浆 工艺 条件 所得浆 从
的测试 数据 看 ， 亚硫 酸氢 镁法 浆得率 高 主要是 浆 中木 素 、 分（ 灰 主要 是二 氧化 硅 ） 以及苯醇 抽 提物 的含量 高
表 ２ 蒸煮条件
高是稻 草原料 的重 要化学组 分特点 。
稻 草的细胞结 构 ： 稻草 的纤 维短 而细 ， 纤维 的组 织结构决定 其浆 中 不定形 的细小 细胞较 多 ， 非纤 维细胞含量 很大 ， 以 尤 细碎不整 的薄 壁细胞最 多 ，导致稻草 浆的滤水 性差 ，
成浆 灰分高且 稻草节组织 坚实 ， 不易蒸 煮 ， 造成 漂 白 浆尘埃 多 ， 白度低 。这 些特性直 接影 响纸机 的抄造性
５结 语
（ ）稻草 亚硫 酸氢镁 法化学 浆得 率高 于烧碱法 ， １
原料 资源利 用率 高 ， 助于 降低成 本 ； 有 （） ２ 稻草烧碱法化 学浆所需制浆蒸 煮条 件较缓和 ，
成浆容 易 ， 能量 消耗较 小 ；