杨木自水解过程中乙酸形成的调控机制及对后续化学机械制浆影响的研究

Pre-extracting part of hemicelluloses from wood materials can not only realize a high value-added utilization of hemicelluloses resources but also ensure the production of traditional pulps and fiber products by using the extracted wood materials, which benefits the highly efficient use of bioresources. The present research will mainly focus on the acetic acid formation during the aspen autohydrolysis prior to chemi-mechanical pulping. In the aspen autohydrolysis pretreatment, the forming behavior of acetic acid, effect of acetic acid on the hemicelluloses dissolution, the chemical composition of aspen chips, and effect of the autohydrolysis pretreatment on the follow-up chemi-mechanical pulping and resultant pulp properties, will be investigated. It is expected that the regulation of both the hemicelluloses extraction and its effect on following chemi-mechanical pulping can be obtained by regulating the acetic acid formation during the aspen autohydrolysis prior to chemi-mechanical pulping. Carrying out the present study can provide the theoretical possibility and technical supporting for the application of autohydrolysis pretreatment in the high-yield pulping process, which is of benefit to the conversion of traditional pulp and paper industry to that of integrated forest biorefineries.

在高得率制浆前预提取木材纤维原料中的部分半纤维素，不仅能够实现半纤维素资源的高值化利用，还能保证传统纸浆和纤维产品的生产，有利于实现生物质资源的充分高效利用。本项目围绕杨木化学机械制浆前自水解预处理过程中产生的乙酸展开研究，对杨木自水解过程中乙酸的形成规律、乙酸对半纤维素在自水解过程中溶出行为的影响、自水解预处理对杨木化学组分的影响，以及自水解预处理对后续化学机械制浆及纸浆性能进行研究，以期通过对杨木自水解过程中乙酸形成的调控实现对杨木化学机械制浆前半纤维素的预提取效果与后续化学机械制浆质量的调控。该项目的实施将为自水解预处理在高得率制浆中的应用提供理论基础和技术支持，有利于传统制浆造纸工业向"复合型森林生物质精炼工业"发展。

在高得率制浆前预提取木材纤维原料中的部分半纤维素，不仅能够实现半纤维素资源的高值化利用，还能保证传统纸浆和纤维产品的生产，有利于实现生物质资源的充分高效利用。本项目围绕杨木化学机械制浆前自水解预处理过程中乙酸的形成规律、乙酸对半纤维素在自水解过程中溶出行为的影响、自水解预处理对杨木化学组分的影响，以及自水解预处理对后续化学机械制浆及纸浆性能进行研究，通过对杨木自水解过程中乙酸形成的调控实现对杨木化学机械制浆前半纤维素的预提取效果与后续化学机械制浆质量的调控。研究结果表明：①自水解液中的乙酸含量随着预处理强度因子的增加而明显增加，且与预处理强度因子呈指数关系；②自水解液中半纤维素的溶出量随着自水解温度和保温时间的增加分别呈指数增加和直线增加，与乙酸的形成规律一致；③随着自水解预处理强度因子的增大，木片中的聚葡萄糖、聚木糖、乙酰基、木素含量均逐渐减小，与水解液中对应组分的溶出规律相一致；④利用自水解预处理后的木片进行化学机械法制浆，磨浆能耗降低，所得浆料的松厚度、白度和光散射系数随着预处理强度因子的增加呈下降趋势，而抗张指数、不透明度和光吸收系数增加；随自水解强度的增加，漂后浆料强度和光学性能的变化趋势均与漂前浆料一致，说明自水解预处理对浆料可漂性影响不大。该项目的实施将为自水解预处理在高得率制浆中的应用提供理论基础和技术支持，有利于传统制浆造纸工业向“复合型森林生物质精炼工业”发展。