简述现代制浆造纸工艺流程

翱窗瞧围　分析与检验　３１　

ｌ１分析与检验ｌ　ｕ　现代测试技木在制浆造纸中的应用米　

李宗任陈小泉华南理工大学制浆造纸国家重点实验室广东　广州　（５１０６４０）　摘要：主要论述了红外光谱技术、气相色谱、紫外光谱技术、凝胶渗透色谱，气质连用　技术在制浆造纸工业中的应用和最新动态。　关键词：色谱；光谱；制浆造纸；应用　

各种制浆造纸分析技术作为重要的实验研究分　析手段，发展非常迅速。在实验数据分析中，各种分析　技术已不是单一技术的使用，而是多项测试手段的综　合。每一项分析技术都有其专长，也有其局限性。因此　选择多种方法，以求获得信息的互补是很重要的。先　进的分析技术在制浆造纸科学研究工作中的不断应　用，必将推动制浆造纸工业研究的不断发展。制浆造　纸行业的发展离不开分析技术的支持，它对于实验研　究分析非常重要，包括各种抽出物分析，碳水化合物　分析，木素分析和制浆造纸沉积物分析。　１　红外光谱在制浆造纸中的应用　１．１木素的定性和结构分析　将木素试样和溴化钾混合均匀后压片，研制成透　明的试片，用红外分光光度计得到相应红外光谱图，再　通过所得试样谱图与前人证实的特征吸收峰的位置　加以对照比较，来确定木素中所含的各种功能基，从而　分析木素的结构。　１．２木素的定量分析　用红外光谱对木素作定量分析时，常以木素的芳　环特征吸收峰的强弱为定量的依据。在测之前要先作　木素含量与相对吸光度Ｄ的标准曲线。然后，取待测　纸浆样品１　０ｍｇ，加入亚铁氰化钾ｌ　ｍｇ和ＫＢｒ３００ｍｇ，在　玛瑙研体中研磨后，将其置于真空干燥箱中，在真空度　约７６０ｍｍＨｇ柱，７０￣Ｃ下烘干８ｈ以上。经烘干的试样　在压片模中用１５ｔ压力下压制成透明薄片，在红外分　光光度计上进行扫描，得到红外光谱图。根据红外光　谱图得出相对吸光度，再由该值查标准曲线，求得纸浆　中木素的含量。　１．３探测热磨机械浆的光返黄　０一醌和Ｐ一醌模型物及Ｆｒｅｍｙ的热磨机械浆盐　类氧化物的光谱研究结果证实，１６７５ｃｍ　谱带是由于　Ｐ一醌官能基的作用，研究发现，甲基氢醌的变色行为　与热磨机械浆的回色非常相似。且发现，Ｐ一醌和氢醌　模型物对激光诱导荧光的分子氧敏感性非常接近返　黄和未返黄的机械热磨浆的返色行为。因此，可采用　傅立叶变换拉曼光谱和傅立叶变换红外光谱，在新的　谱带１　６７５ｃｍＪ处，探测热磨机械浆的光返黄作用【”。　１．４测纸张的匀度　通过光吸收方法测量纸页局部定量，得到定量在　纸页平面的二维分布函数，通过傅立叶变换得到纸页　局部定量变化的几何分布特征和幅度分布特征，并以　此为基础构成表征纸页匀度的特征参数一不均匀指　数来测量纸页匀度Ｉ２Ｊ。　１．５测量纸页的水份和纸板的重量　采用反射模式利用水在１９４０ｃｍ　处的特征吸收　测量纸页中的水份。如２２３５红外水份传感器利用的　就是这个原理，纸板重量的变化在２１００—２５００ｎｍ的　范围内表观明显，在２３４６ｎｍ处进行一元线性回归，可　测纸板的重量［３］。，　１．６检查纸张结构　利用红外温度记录仪，通过向样品施加机械能和　热能，使其温度发生变化，从而检测纸张结构。这种方　法有助于鉴定纸张的结构及功能特性［４］。　１．７作伪真鉴别的一种补充手段　使用傅立叶变换光谱和漫反射装置，可在不破坏　样品原状的情况下快速方便地得到纸币、邮票、珠宝　的红外光谱图。因此，可将红外光谱分析用于纸币、邮　。基金项目：本项目得到制浆造纸国家重点实验室开放基金资助（２００６０２）。　作者简介：李宗任（１９８２一），男，华南理工大学在读硕士研究生，研究方向为：纳米技术在造纸中的应用。

科技论坛　民营科技２０１４年第２期　现代分析技术在制浆造纸研究中的应用　刘　慧　（黑龙江伊春１５３０００）　摘要：造纸技术的发展历史非常悠久，随着各种先进技术的出现，将传统的造纸技术融入现代化技术，促进了造纸技术的革新，　提高了造纸的效率和质量。以下主要通过阐述现代分析技术在制浆造纸研究中的应用，分析各种现代化技术手段对制浆造纸的影响，　旨在为同行提供参考，促进制浆造纸技术的发展。　关键词：抽出物分析；表面分析；制浆造纸　完整的纸浆造纸技术需要进行很多实验和成分分析，确保纸　制品的完美促成，这种实验工艺对技术的要求非常高，需要检测　很多种数据，这时候，就需要现代分析技术的配合。现代分析技术　包含很多方面的分析，比如说对制浆的成分含量分析，对碳水化　合物惊醒分析，对提取物进行分析等。以下，主要对制浆造纸的表　面分析技术和应用于制浆造纸中的色谱分析技术进行探讨。　１　制浆造纸的表面分析技术　什么是表面分析技术呢？从字面上我们可以很容易理解，表　面分析技术就是对所要研究的物质的表面进行分析，物质的形　态、组成成分、分子结构等都属于物质的表面范畴，都需要进行相　应的分析。表面分析技术属于现代分析技术中的一种，在纸浆造　纸中应用的比较广泛。　１．１扫描电子显微镜和透射电子显微镜。显微镜的出现，增强了　对物质表面结构的分析功能，可以清楚的看到人眼所观察不到的　事物，对数据的准确性和物质的分析，具有非常重要的作用。显微　镜也分为很多不同的种类，根据显微镜的特性和对物质的分析需　求，扫描电子显微镜和透射电子显微镜是对纸浆外貌分析的最佳　辅助工具。扫描电子显微镜和透射电子显微镜的使用范围比较　广，没有形状限制。两种显微镜有一定的区别，扫描电子显微镜的　工作原理是利用二次电子和背散射电子的辐射，产生３Ｏ感强烈　的图像，可以无视观察物表面的平整程度，而且其设备组装简单，　使用难度比较低，但是与透射电子显微镜相比，其分辨率还是比　较低，无法清晰的看到物质的原子结构。　１．２原子力显微镜。原子力显微镜是通过一个微小的探针来摸索　微观世界，在立体三维上观察物质的形貌，并能获得探针与样品　相互作用的信息，典型ＡＦＭ的测向分辨率可达到２ｎｍ，垂直分辨　率小于０．１ｎｍ。ＡＦＭ具有操作容易，样品准备简单，操作环境不受　限制，分辨率高等优点。原子力显微镜有四种基本成像模式，分别　是接触式，非接触式，敲击式和升降式。目前应用于制浆造纸研究　的多为敲击式。在制浆造纸研究中。主要利用原子力显微镜进行　形貌观察和力学曲线的测定。Ｌｉｎｄａ等人利用ＡＦＭ对云杉ＣＴｂｌＰ　浆料纤维表面形貌进行观测，并结合化学分析电子能谱对纤维表　面组成进行了测定，提出了ＣＴＭＰ纤维表面的模型。Ａｎａ等人利用　ＡＦＭ对针叶木管胞的超微结构进行了研究。利用ＡＦＭ还可以对　Ｄｃｓ。在纤维表面的再沉积及涂布纸涂层分布情况进行研究。ｃｈｉ等　人利用ＡＦＭ测量了滑石粉与有机油墨粒子又间的相互作用力，　结果表明滑石粉与有机油墨粒子之间存在斥力，而且斥力随着ｐＨ　值的提高而增大；当ｐＨ值为１０时，加入０．５ｍｍｏＹＬ的ｃａ。可以显　著地降低这种斥力，因此滑石粉与有机油墨粒子之间在电解质溶　液中的互相吸附是可能的。　．　１．３接触角。我们都知道，在一处非常平整的地区，滴一滴血液　体，液体所呈现的形状是一个半圆，并不是与水平线平行的平铺　状态，这滴液体的内部成分处于一个相对平衡的状态，液体的最　外层会与固体、气体相接触，由于液体的外形呈弧度，因此三者之　间会形成一个角度，这个角度就是接触角，角度的大小由三者交　界处的夹角所决定。根据实验发现，接触角越大，固体的湿润度就　越高，润湿时间久越长，润湿是一种新的界面形态，它的出现是在　固、气界面消失的情况下产生的。固体表面的铺展能力与润湿程　度成正比。当接触角小于９０度时，液体在固体表面扩展，产生润　湿现象；当接触角大于９０度时，液体在固体上不会进行扩展，也　无法产生润湿；当接触角为０时，固体被液体完全润湿。目前，我　国测量接触角时，常用测角法、测高法、侧重法三种测量方法。　２应用于制浆造纸中的色谱分析技术　２．１气相色谱。气相色谱法是一种对不宜分解的物质进行分离与　分析的色谱技术。其出现的时间比较晚，是一种新型的分离技术。　其发展前景和发展空间还有很大，因为其具有效果好、分离速度　快、技术简单等优点，被人们所喜爱和推广，在研究过程中，其技　术也不断被完善。　１９４１年Ｍａｒｔｉｎ等提出了用气体做流动相的色谱，开始了气相　色谱。气相色谱法的主要特点是选择性高、分离效率高、灵敏度　高、分析速度快。据有关资料统计，在目前己知的化合物中，有　２ｏ％Ｎ　２５％可用Ｇｃ分析。只要样品在１９６—４５０温度范围内，可以　提供２６～１３３０Ｐａ蒸汽压，都可用气相色谱法进行分析，但是，气相　色谱法能直接分析的样品必须是气体或液体，固体样品在分析前　应当溶解在适当的溶剂中，而且还要保证样品中不含Ｇｃ不能分　析的组分。并且，不能直接给出定性的结果，不能用来直接分析未　知物，必须用己知纯物质的色谱图和它对照。气相色谱法的基本　原理有塔板理论和速率理论。　２．２紫外分析技术。紫外可见分光光度法是仪器分析中应用最为　广泛的分析方法之一，其所用的光谱区域为２００～７８０ｎｍ，其中可　见分光光度法为４００　７８０ｎｍ，紫外分光光度法为２００—４００ｎｍ，其　具有如下特点：灵敏度高、准确度较高、适用范围广和操作简便、　快速等。紫外分光光度法的基本原理就是光的吸收定律，在考虑　吸收层的厚度和溶液的浓度对单色光吸收率的影响下，说明了光　的吸收与溶液浓度成正比的关系。　紫外光是一种常见的电磁波，其很容易就被人们所发现，因　此，紫外光谱的结构比较简单，分析难度比较低，紫外光也没有独　特的特性，因此，使用分析仪器时，紫外分析技术一般不作为主要　的分析手段，其所分析出来的数据也只是被当做补充性的参考数　据。虽然，紫外可见分光光度法在定性鉴定中的作用不是很明显，　但是在进行定量分析的时候却起着至关重要的作用。在对纸浆进　行数据分析的时候，紫外可见分光光度法可以帮助分析员分析纸　浆的化学成分和有机组成成分等。　综上所述，随着科学技术的不断发展，各种现代技术被广泛　的应用到各种生产工业当中，制浆造纸技术也不例外的被融人了　很多现代分析技术。现代分析技术在纸浆造纸研究中的应用，应　经越来越普遍，分析的技术方式也越来越多，这对我们研究更优　质的纸制品有着重要的意义。各种现代分析技术的出现，都有其　各自的优势和局限性，因此，对现代分析技术的改良和完善依然　是人们研究的重要课题。　参考文献　『１１朱月香，段连运，钱民协罔体表面结构和常用表面分析技术『Ｊ１．　大学化学，２０００，１５（６）：２１．　．　［２］张强基．表面分析技术及其在材料科学中的应用［Ｊ】．理化检验一　物理分册，２０００，３６（３）：９９．　『３１李望．表面分析技术讲座（一）『Ｊ１．电镀与精饰，１９９４，１６（５）：４３．

现代的造纸工艺流程

1. 制浆段：原料选择→蒸煮分离纤维→洗涤→漂白→洗涤筛选→浓缩或抄成浆片→储存备用

2. 抄纸段：散浆→除杂质→精浆→打浆→配制各种添加剂→纸料的混合→纸料的流送→头箱→网部→压榨部→干燥部→表面施胶→干燥→压光→卷取成纸

3. 涂布段：涂布原纸→涂布机涂布→干燥→卷取→再卷→超级压光

4. 加工段：复卷→裁切平板（或卷筒）→分选包装→入库结束

现代的造纸程序可分为制浆、调制、抄造、加工等主要步骤

1. 制浆的过程 制浆为造纸的第一步，一般将木材转变成纸浆的方法有机械制浆法、化学制浆法和半化学制浆法等三种。

2. 调制过程 纸料的调制为造纸的另一重点，纸张完成后的强度、色调、印刷性的优劣、纸张保存期限的长短直接与它有关。 一般常见的调制过程大致可分为以下三步骤： a. 散浆 b.打浆 c.加胶与充填

3. .抄造过程 抄纸部门的主要工作为将稀的纸料，使其均匀的交织和脱水，再经干燥、压光、卷纸、裁切、选别、包装，故一般常见之流程如下： a.纸料的筛选 将调制过的纸料再稀释成较低的浓度，并借着筛选设备，再次的筛除杂物及未解离纤维束，以保持品质及保护设备。 b.网 部 使纸料从头箱流出在循环的铜丝网或塑料网上并均匀的分布和交织。 c.压榨部 将网面移开的湿纸引到一附有毛布的二个滚辘间，藉滚辘的压挤和毛布的吸水作用，将湿纸作进一步的脱水，并使纸质较紧密，以改善纸面，增加强度。

d.压 光 由于经过压榨后的湿纸，其含水量仍高达52 － 70%，此时已无法再利用机械力来压除水分，故改让湿纸经过许多个内通热蒸气的圆筒表面使纸干燥。 e．卷 纸 由于经过压榨后的湿纸，其含水量仍高达52 － 70%，此时已无法再利用机械力来压除水分，故改让湿纸经过许多个内通热蒸气的圆筒表面使纸干燥。 g.裁切、选别 包装：取前面已卷成筒状的纸卷多支，用裁纸机裁成一张张的纸，再经人工或机械的选别，剔除有破损或污点的纸张，最后将每五百张包成一包（通常叫做一令）。

1 二、制浆造纸工艺流程

1、制浆工艺流程

(1)植物纤维原料制浆（木浆、非木浆）工艺流程

说明：纤维离解对化学法制浆工艺是蒸煮过程，对机械法制浆工艺是粗磨过程，对化机法、半化学法制浆工艺是化学预处理过程和磨浆过程。

(2)废纸原料制浆工艺流程

2、造纸工艺流程

原料场 备料 纤维解离 废液提取

洗涤筛选浓缩 漂白 漂后洗涤浓缩 贮浆 废液回收利用

中段水处理回用 中段水处理回用

废纸 碎解 除杂 脱墨（漂白） 浓缩

热分散 浓缩贮存 废水处理回用 2

说明：①造纸机的干部和湿部都要有损纸回抄过程；②以上工序可以根据制浆造纸企业制造方法、产品品种和档次的不同有所增加或删减。

三、制浆造纸工序规程

1、原料场

（1）植物纤维原料贮存

原料场管理规程的重点是防火、防雷击、防自燃、防水、防潮、防霉变。

2、备料工序

木材、竹材要制成合格的木片、竹片，禾草要制成合格的草段，并筛选去杂质。该工序主要设备有剥皮机、除节机、削片机（或切草机、切苇机、切竹机等）、筛选流体浆

浆板 碎浆 贮浆 精磨

成浆 贮浆 混浆贮存

稀释冲浆 筛选净化 流浆箱 网部

压榨部 烘干部 表面施胶

或微涂 烘干部

回湿压光 卷纸部 成品检验 包装出厂 贮浆

贮浆 精磨 贮浆 配浆池

调料

白水回用 抄前池 3 净化设备和输送机等，设备要高效率、低能耗、低噪音。

3、纤维解离工序

热磨机械制浆（TMP）、化学热磨机械制浆（CTMP）和半化学制浆（SCP）一般要用连续式设备，化学制浆可以用连续式的设备也可以用间歇式设备（立式蒸煮锅）。使用间歇设备时，提倡使用具有节约纤维资源、能源和产品质量优良的置换蒸煮（RDH）和冷喷放工艺。

4、黑液提取、碱回收和综合利用工序

黑液提取工序规程要达到以尽量高的浓度和温度把黑液提取出，获得较高的黑液提取率和碱回收率。

5、洗涤、筛选、净化、漂白和漂后洗涤浓缩工序

洗涤、筛选、净化、漂白和漂后洗涤浓缩工序在制浆造纸工艺过程中用水和排水量最大，提倡该工段使用逆流洗涤工艺，以利节水减排。