（制糖工程专业论文）竹沥液对粉单竹apmp浆返黄影响的研究.pdf

广西大学学位和使用一说y 1 73 删9 2 6 0 原创性声明 本人声明：所呈交的学位论文是在导师指导下完成的，研究工作所取得 的成果和相关知识产权属广西大学所有，本人保证不以其它单位为第一署名 单位发表或使用本论文的研究内容。除已注明部分外，论文中不包含其他人 已经发表过的研究成果，也不包含本人为获得其它学位而使用过的内容。对 本文的研究工作提供过重要帮助的个人和集体，均已在论文中明确说明并致 谢。 论文作者躲呖汹 2 0 1 0 年伽二仞日 学位论文使用授权说明 本人完全了解广西大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，即： 按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本： 学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务： 学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文； 在不以赢利为目的的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 请选择发布时间： 嘶口时发布口解密后发布 ( 保密论文需注明，并在解密后遵守此规定) 论文作者签名躐导师签名： 2 0 l ogo f 1 斓 竹沥液对粉单竹a p m p 浆返黄影响的研究 摘要 我国拥有丰富的竹类资源，而竹子纤维质量优良，是很好的造纸原料， 其高得率浆与化学浆相比，具有得率高、成本较低、污染负荷减少等优点， 是清洁生产的一个重要方向，符合我国循环经济发展的要求。但是竹子高 得率浆在强度特别是白度以及白度稳定性方面不如化学浆。本论文研究了 竹沥液在粉单竹a p m p 法制浆漂白过程中对高得率a p m p 竹浆白度及其返 黄性能的影响，利用s e m 、a f m 、f t i r 、d s c 、x p s 等现代分析仪器进一 步探讨竹沥液对竹子的木素、纤维素和半纤维素返黄的作用机理。研究结 果如下： ( 1 ) 研究粉单竹a p m p 法制浆漂白中竹沥液的影响和返黄竹浆的抽出 物。结果表明，经机械压榨法压出竹沥液后，竹子原料的冷水抽出物、热 水抽出物、1 n a o h 抽出物、苯醇抽出物溶出率分别为8 7 0 、6 6 7 、2 8 3 和1 4 5 1 ，未漂a p m p 竹浆白度提高2 5 7 i s o ，漂白竹浆白度提高 1 0 4 i s o ，随紫外光照时间增加，竹浆白度损失减少，返黄速率下降。可 见，压出竹沥液后，可减少竹浆中有色物质的影响，有利于白度提高，降 低返黄程度，脱除竹沥液是有利于竹子a p m p 制浆的。 另外将竹沥液分别返加到粉单竹a p m p 制浆原料、漂白原料中，发现 a p m p 制浆后白度的降低了o 7 7 1 0 6 i s o ，漂白竹浆的白度降低了2 4 5 - 4 9 8 i s o ，进一步证实残留在浆中的竹沥液会影响竹浆的白度和返黄。 ( 2 ) 采用g c m s 、紫外光谱、红外光谱、元素分析仪等现代分析手 段对竹沥液成分进行分析。研究结果表明，竹沥液的上层清液主要包括有 机酸类、酚类、醇类、酯类及少量烃类和杂环化合物等物质，经紫外光老 化后，部分成分发生氧化后分解、消失，伴随新物质生成，竹沥液中的酯 类( 硬脂酸酯等) 和醌类( 对苯醌等) 物质含量明显提高，同时还发生絮 凝生成了含有大量芳香环、羧基、c = o 、c = c 等不饱和基团的沉淀。而竹 沥液下层沉淀成分复杂，含有芳香族、脂肪族和较多的不饱和键，光老化 处理后脂肪链断裂，n = o 和c = o 结构的数量增加。研究发现竹沥液大都含 有发色基团和助色基团，基于各物质自身的化学性质和结构特性，它们在 光返黄过程中也易发生光化学反应，对竹浆的白度和返黄产生不利影响。 ( 3 ) 使用s e m 、g p c 、紫外光谱、红外光谱、元素分析仪等分析手段， 研究竹沥液对木素返黄的影响。结果表明，添加竹沥液后，竹子原料木素 表面可观察到清晰的竹沥液颗粒，而未漂竹浆和漂白竹浆木素中较难分辨 出来，同时，木素的分子量下降，多分散性提高，c 、o 、h 元素含量有所 改变，邻醌和邻酚含量无较大变化，共轭基团的含量增加，影响木素的反 应活性，它们是影响纸浆白度的重要因素之一。紫外光老化处理后，生成 了新的共轭羰基，邻醌含量上升，醌型发色结构是竹材或竹浆颜色的主要 来源，对返黄起到了一定的促进作用。竹沥液和光返黄对木素芳环的影响 较小，主要与木素侧链上的官能团反应。 ( 4 ) 利用s e m 、a f m 、红外光谱、d s c 、x p s 等方法分析竹沥液对 纤维素返黄的影响。研究表明，将竹沥液添加至分离出来的纤维中，可观 察到附聚在纤维表面上的竹沥液物质，引入了新的共轭基团和含氧官能团， 有色结构含量增加，使得竹浆白度降低9 0 2 i s o 。紫外光照后，观察到纤 维表面的竹沥液发生剥落并分布较多细小颗粒，光氧化生成新的共轭羰基， 在不同紫外时间下，与空白样相比竹浆白度下降幅度增大，返黄值提高。 竹沥液会附聚在纤维表面，并引入有色物质，直接导致竹浆白度降低，在 返黄过程中，竹沥液物质发生氧化反应生成新的有色结构，使竹浆产生一 定程度的返黄效果。 ( 5 ) 采用s e m 、a f m 、红外光谱、d s c 、x p s 等手段研究竹沥液对 n 半纤维素返黄的影响。结果表明，将竹沥液添加至分离出来的半纤维素， 发现半纤维素由白色变为浅褐色，观察到竹沥液物质覆盖在半纤维素表面， 引入了醚键、共轭羰基、醇羟和酚类等。而紫外光老化处理后，半纤维素 表面的竹沥液物质在形态上无显著变化，竹沥液物质光氧化反应生成新的 羟基，共轭羰基、c o o h ( r ) 基团等发色结构增加。可见，竹沥液可附聚在 半纤维素表面，带入纸张使白度降低，在返黄过程中，竹沥液物质发生氧 化反应生成新的有色结构，也使竹浆产生一定程度的返黄效果。 关键词：竹沥液a p m p 返黄竹子高得率浆木素纤维素半纤维素 i i i l i 粤a i n ，f i b e ra n dh e m i c e l l u l o s ea f f e c t e db ys u c c u sb a m b u s a er e s p e c t i v e l y t h e r e s u l t so b t a i n e dw e r ea sf o l l o w ： ( 1 ) w es t u d i e dt h ei m p a c to f s u c c u sb a m b u s a eo na p m pb a m b o op u l pa n d t h e i ry e l l o w i n gp r o p e r t i e s 1 1 1 er e s u l t ss h o w e dt h a tt h e r ew a sal o w e rc o n t e n to f e x t r a c t i v e si nb a m b o om a t e r i a l ，w h i c hw a sp r o c e s s e dt or e d u c et h ec o n t e n to f s u c c u sb a m b u s a eb ym e c h a m i c a lp r e s s f o re x a m p l e ，t h ed i s s o l u t i o nr a t eo fc o l d w a t e re x t r a c t i v e ，h o tw a t e re x t r a c t i v e ，1 n a o he x t r a c t i v ea n da l c o h 0 1 b e n z e n e 一e x t r a c t i v ew e r e8 7 0 、6 6 7 、2 8 3 a n d1 4 5 1 w i t hd e c r e a s i n go fs u c c u s b a m b u s a ei nb a m b o om a t e r i a l ，t h eb r i g h t n e s so fu n b l e a c h e da p m pp u l p i n c r e a s e2 5 7 i s o ，b l e a c h e da p m p p u l pi n c r e a s e1 0 4 i s o m e a n w h i l e ，i t w a sf o u n dt h a tt h ed e g r e eo fb r i g h t n e s sr e v e r s i o nr e d u c e dw i t ht h er a i s eo fu v r a d i a t i o nt i m e t h u si tc a nb es e e nt h a tt h ee f f e c to fc o l o r e ds u b s t a n c ew a s d e c r e a s e dw i t hs u c c u sb a m b u s a er e m o v e d t h i sw a sf a v o r a b l ef o rb r i g h t n e s s s t a b i l i t yx m p r o v e m e n t m o r e o v e r , t h e s u c c h sb a m b u s a ew a sa d d e dt or a wm a t e i r a l sa n d u n b l e a c h e dp u l pr e s p e c t i v e l y , t h e nt h e yw e r ec o n d u c t e da p m p p r o c e s s r e s u l t s i n d i c a t e dt h a tt h e b r i g h t n e s s o fa p m pu n b l e a c h e d p u l pr e d u c e do 7 7 1 0 6 i s o ，a n dt h eb l e a c h e dp u l pr e d u c e d2 4 5 - 4 9 8 i s o t h ed i s a d v a n t a g e o fs u c c u sb a m b u s a eo na p m pb a m b o op u l pw a sc o n f i r m e d a g a i nt h e r e b y ( 2 ) t h em o d e ms p e c t r u ma n a l y t i c a lt e c h n o l o g i e so fg c m s ，u v ，f t 】r w e r ea p p l i e dt os t u d yc o m p o n e n to fs u c c u sb a m b u s a e i tw a sf o u n dt h a ti t s s u p e m a t a n tc o m p o s e dm a i n l yo fo r g a n i ca c i d s ，p h e n o l s ，a l c o h o l s ，e s t e r sa n d o t h e r s s u f f e r e df r o mu vr a d i a t i o n ，t h e r ew e r eac h a n g et h a tp a r to fs u b s t a n c e s o x i d a t e dd e c o m p o s i t i o na n dp r o d u c e dn e wm a t e r i a l s i tl e dt ot h ec o n t e n to f e s t e r sa n dq u i n i n ei ns u c c u sb a m b u s a ei n c r e a s e d m e a n w h i l e ，t h es u p e m a t a n t p r o d u c e daf e wp r e c i p i t a t i o n ，w h i c hh a dm o r eo r g a n i cc o m p o u n d so fc o n j u g a t e d g r o u p sa n dq u i n o i ds t r u c t u r e b e s i d e s ，i tc o u l df i n da r o m a t i cc o m p o u n d s ， a l i p h a t i cs e r i e sa n du n s a t u r a t e db o n di ns u c c u sb a m b u s a e sd e p o s i t t h e yw e r e m o r er e a c t i v eb yu vl i g h tr a d i a t i o n 1 1 1 er e s u l t sf r o mt h ep r e s e n ti n v e s t i g a t i o n s u g g e s t e dt h a t s u c c u sb a m b u s a ec o n t a i n e dm a n yc h r o m o p h o r eg r o u p sa n d a u x o c h r o m eg r o u p s ，w h i c hw e r ee a s i l yt om a k eap h o t o c h e m i c a lr e a c t i o n i tw i l l h a v ea d v e r s ee f f e c tt ob r i g h t n e s sa n di n c r e a s ey e l l o w i n g ( 3 ) t h em o d e ma n a l y t i c a lt e c h n o l o g i e ss u c ha ss e m ，g p c ，巩f t i r w e r e a p p l i e dt os t u d yt h ec h a n g e so fl i g n i ns t r u c t u r eo fb a m b u s ac h u n g i is u f f e r e d v _ 也” f r o ml i g h t i n d r u c e dr a d i a t i o n t h er e s u l t ss h o w e dt h a ts u c c u sb a m b u s a ec o u l d a d s o r p to nl i g n i n s u r f a c e i tc o u l do b s e r v et h ec l e a rp a r t i c l e so fs u c c u s b a m b u s a ea g g l o m e r a t eo nt h es u r f a c eo fb a m b o om a t e r i a l sl i g n i n b u ti tw a s d i f f i c u l tt or e c o g n i z et h ep a r t i c l e so nu n b l e a c h e da n db l e a c hp u l p sl i g n i n i nt h e m e a n t i m e ，t h ea v e r a g em o l e c u l a rw e i g h to f1 i g i 】【i i ld e c r e a s e d ，t h ec o n t e n to f e l e m e n t ss u c ha sc ，ha n doh a dc h a n g e d ，t h ec o n j u g a t e dg r o u p si n c r e a s e da n d t h ea t e c h o la n do - q u i n o n ew i t h o u tg r o w t h a f t e ru vr a d i a t i o n ，t h e r ew e r en e w c o n j u g a t e dg r o u p sa n dq u i n i n e ，w h i c ho u g h tt o b em a i n o u r c eo fc o l o ro f b a m b o op u l p t h ee f f e c to fs u c c u sb a m b u s a eo nl i g n i nw a sa f f e c ti t sc h a i nn o t t h eb e n z e n er i n gd u r i n gy e l l o w i n g ( 4 ) t h ee f f e c to fs u c c u sb a m b u s a eo np u r ef i b e rs e p a r a t e df r o mb a m b o o w a st e s t e db ys e m ，a f m ，f t i rd s c ，x p s ，e t a 1 t h ee x p e r i m e n tr e s u l t s s h o w e dt h a tt h eb r i g h t n e s sd e c r e a s e db y9 0 2 i s o w h e ns u c c u sb a m b u s a e a d d e dt of i b e r i tw a sc l e a r l yo b s e r v e dt h a ts u c c u sb a m b u s a ea g g l o m e r a t eo n f i b e rs u r f a c e ，a n da l s oh a dt h ec o n ju g a t e dg r o u p s u s i n gu vr a d i a t i o n ，s u c c u s b a m b u s a ep e e l e do ft h ef i b e rs u r f a c es l i g h t l y , a n dd e g r a d e dt os m a l l e rp a r t i e s m o r e o v e r , c h r o m o p h o r e sg r o u p s c o n t e n ti nf i b e rw a si n c r e a s e d c o m p a r e dw i t h t h ec o n t r o lg r o u p ，t h ed e g r e s so fb r i g h t n e s sr e v e r s i o ni n c r e a s e dw i t ht h er a i s eo f u vr a d i a t i o nt i m e t h ea g g l o m e r a t i o no fs u c e u sb a m b u s a eo nf i b e rs u r f a c e u n d e ra p m pp u l p i n gw i l lp r o d u c et h ea d v e r s ee f f e c to nb r i g h t n e s sa n di t s s t a b i l i t y ( 5 ) t h ea n a l y t i c a lt e c h n o l o g i e sw e r ea p p l i e dt os t u d yt h ec h a n g e so fp u r e h e m i c e l l u l o s es t r u c t u r es e p a r a t e df r o mb a m b o ob yu vl i g h tr a d i a t i o n a d d i n g s u c c u sb a m b u s a e ，i tw a sf o u n dt h a tt h eh e m i c e l l u l o s ec h a n g e df r o mw h i t et o l i g h tb r o w n al a y e ro fas u b s t a n c ec o v e r e d o ni t ss u r f u r e m e a n w h i l e ，i ta l s o i n t r o d u c e dt h ed e wg r o u p ss u c ha se t h e rl i n k ，c o n j u g a t e dg r o u p s ，h y d r o x y l g r o u p a n d p h e n 0 1 a f t e rl i g h t i n d r u c e d t r e a t m e n t ，t h em o r p h o l o g yo f h e m i c e l l u l o s e c h a n g e de x i g u o u s l y , w h i l e t h es u r f a c e p r o d u c e d n e w c h r o m o p h o r eg r o u p s i tw a sn o wc l e a rt h a t a st h es u c c u sb a m b u s a ew a s v i l 目录 摘要i a b s t r a c t i v 第一章绪论1 1 1 竹子原料的制浆造纸。l 1 1 1 竹子原料的特点及其在制浆造纸中的优势2 1 1 2 竹子制浆造纸概况6 1 2 竹子高得率浆1 0 1 2 1 发展竹子高得率浆的展望1 1 1 2 2 竹子高得率浆的研究进展1 2 1 3 竹子高得率浆的返黄1 3 1 3 1 高得率浆的返黄1 3 1 3 2 高得率浆的返黄机理1 4 1 3 3 竹子高得率浆返黄的研究现状1 5 1 4 竹沥液一：15 1 4 1 竹沥液的研究现状1 6 1 4 2 竹沥液在竹子制浆造纸中的研究1 8 1 5 本论文的研究意义、目的和主要内容1 9 1 5 1 研究意义1 9 1 5 2 研究目的2 0 1 5 3 主要研究内容2 0 参考文献2 1 第二章竹沥液对粉单竹a p m p 浆白度和返黄的影响2 8 2 1 实验材料与方法2 8 2 1 1 竹子原料2 8 2 1 2 竹沥液的去除2 8 2 1 3 制浆工艺2 8 2 1 4 原料分析2 9 2 1 5 手抄片的制备和白度检测3 0 2 1 6 手抄片的紫外光照射老化处理3 0 2 1 7 返黄竹浆水抽出物紫外光谱的测定3 0 2 2 结果与讨论3 0 2 2 1a p m f 竹浆原料分析3 0 2 3 2 竹浆光返黄特性3 2 2 3 3 竹浆返黄过程中的水抽出物和1 n a o h 抽出物含量3 5 2 3 4 返黄竹浆水抽出物溶液紫外光谱图3 8 2 4 本章小结4 2 参考文献4 4 第三章竹沥液成分及其对粉单竹a p m f 制浆漂白性能分析4 6 3 1 实验材料。4 6 3 2 实验方法4 6 3 2 1 竹沥液的预处理_ 4 6 3 2 2 竹沥液上层清液的分析测定4 6 3 2 3 竹沥液沉淀物的分析测定4 7 3 2 4 竹沥液对a p m p 制浆漂白性能的测定：4 8 3 3 结果与讨论4 8 3 3 1 竹沥液上层清液分析4 8 3 3 2 竹沥液沉淀物分析5 4 3 3 3 竹沥液对竹子a p m p 制浆漂白性能分析。5 6 3 4 本章小节5 8 参考文献6 0 第四章竹沥液对粉单竹木素返黄的研究6 1 4 1 实验原料6 1 4 2 实验方法6 1 4 2 1 磨木木素的分离及提纯6 2 4 2 2 木素的扫描电镜观察6 2 4 2 3 木素的元素分析及其甲氧基测定6 2 第 5 2 4 纤维素紫外光返黄处理9 5 5 2 5 纤维素的s e m 观察9 5 5 2 6 纤维素的a f m 分析9 5 5 2 7 纤维素的d s c 分析9 5 5 2 8 纤维素的红外光谱分析9 5 5 2 9 纤维素的，s 分析9 5 5 3 结果和讨论9 5 5 3 1 竹沥液对纤维素白度的影响9 6 5 3 2 纤维素的s e m 观察9 6 5 3 3 纤维素的a f m 分析9 8 5 3 4 纤维素的d s c 分析1 0 0 5 3 5 纤维素的红外光谱分析。1 0 2 5 3 6 纤维素的x p s 分析：。1 0 4 5 4 本章小结11 0 参考文献111 第六章竹沥液对粉单竹半纤维素返黄的研究11 4 6 1 实验原料11 4 6 2 实验方法11 4 6 2 1 半纤维素制备“4 6 2 2 竹沥液的添加1 1 5 6 2 3 半纤维素紫外光返黄处理1 1 5 6 2 4 半纤维素的s e m 观察1 1 5 6 2 5 半纤维素的a f m 分析1 1 5 6 2 6 半纤维素的d s c 分析。1 15 6 2 7 半纤维素的红外光谱分析1 1 5 6 2 8 半纤维素的x 射线光电子能谱( s ) 分析1 1 5 6 3 结果与讨论1 1 5 6 3 1 半纤维素的s e m 观察1 16 6 3 2 半纤维素的a f m 分析。1 1 7 6 3 3 半纤维素的d s c 分析1 2 2 6 3 4 半纤维素的红外光谱分析1 2 4 6 3 5 半纤维素的x p s 分析1 2 5 6 4 本章小结1 2 9 参考文献131 第七章结论1 3 2 本论文的创新之处：。1 3 4 对未来工作的建议1 3 5 致谢13 6 攻读学位期间发表的学术论文目录1 3 7 符号 a p 【p s e m a f m s d s c g p c f t i r 缩写、符号说明 意义 碱性过氧化氢化学机械法制浆( a l k a l i n ep e r o x i d em e c h a n i c a lp d p m g ) 扫描电子显微镜( s c a n n i n ge l e c t r o nm i c r o s c o p e ) 原子力显微镜( a t o m i cf o r c em i c r o s c o p e ) x 射线光电子能谱( x r a yp h o t o e le c t r o ns p e c t r o s c o p y ) 示差扫描量热法( d i f f e r e n t i a ls c a n n i n gc a l o r i m e t r y ) 凝胶渗透色谱( g e lp e r m e a t i o nc h r o m a t o g r a p h y ) “ 傅立叶变换红外光谱仪( f o u r i e rt r a n s f o r mi n f r a r e ds p e c t r o s c o p y ) 竹沥液对粉单竹a p m 咿蒙返黄影响的研- q e 第一章绪论 随着全球各种资源日益减少，世界各国面临着更大的资源压力。我国是一个资源短 缺的国家，资源开发利用水平低，各方面因素也致使我国的森林资源越来越少。1 9 9 8 年 国家实施天然林和水源林保护工程后，造纸原料供求的矛盾更趋紧张。我国2 0 0 7 年所遭 受特大冰冻灾害又使受灾的林地面积达至u 2 0 8 6 6 7 万h m 2 ，占全国林业用地面积的7 4 ， 受灾的森林蓄积达到3 7 亿m 3 ，占全国森林总蓄积的3 t 1 1 。2 0 0 9 年公布的第七次全国森 林资源清查结果【2 】，全国森林面积1 9 5 亿h m 2 ，森林覆盖率2 0 3 6 ，森林蓄积量1 3 7 2 1 亿m 3 。我国的森林面积列世界第五位，森林蓄积量列世界第六位，但人均森林面积不足 世界人均占有量的1 4 ，人均森林蓄积量只有世界平均水平的1 7 ，生态问题依然是制约 我国可持续发展最突出的问题之一。我国可供利用的森林资源越来越少，但对木材的需 求却不断增加，木材供应不能满足国民经济发展和日益增长的人民生活的需要，供求矛 盾突出，这是不争的事实。 非木材原料在我国制浆造纸工业中还占着重要地位。2 0 世纪8 0 年代，为了缓解木材 供需矛盾，人们提出了“以竹代木 的想法，中国竹业得到突飞猛进发展。现在，竹资 源面积、产品种类和数量迅速增加，竹产业化进程明显加快，成为中国林业的四大朝阳 产业之一，逐步成为世界上最大的竹子生产、消费和出口国。现我国年产商品竹材6 5 0 万t ，相当于我国每年商品木材量的1 0 左右。以竹代木，竹浆纸一体化，是缓解我国木 材供需矛盾的有效途径。 1 1 竹子原料的制浆造纸 竹子属于禾本科竹亚科( b a m b u s a d e a ) 的一类植物，是世界上生长速度最快的植物， 原因是其枝干分节，每节都在生长，而其它植物只有顶端的分生组织在生长，有些竹的 空心茎每天可长4 0 厘米，完全成长后的高度可达2 4 - - 一3 5 米1 3 1 。竹子种类很多，有低矮似 草，又有高如大树，已知全球竹类植物约有1 0 0 属，1 5 0 0 多种，主要分布在热带及亚热 带地区1 4 1 。中国、印度、日本、孟加拉、泰国等竹类资源较丰富，竹材素有“第二森林” 的美称。近十几年来，地球表面森林面积逐年减少，据统计，1 9 8 8 年以来，热带森林平 均每年消失2 4 2 5 万公顷，每分钟消失4 6 1 4 公顷【引，而竹林面积却以每年3 的速度递增。 目前，全世界竹林面积已达2 2 0 0 万h m 2 ，占森林面积的1 左右，年产竹材量1 5 0 0 2 0 0 0 广西大学博士学位论文 竹沥液对粉单竹a p m 【p 浆返黄影响的研究 万吨【6 】o 竹类植物的生态作用较强，其枝叶繁茂，根部盘曲错节，可以滞雨、固土，防 止水土流失的能力是马尾松的1 5 倍，是杉木的1 3 倍川。 中国是竹的故乡，品种之多、材质之优、产量之高、面积之广，在全世界名列前茅， 约有7 0 0 多种，以华南地区为主，2 0 0 9 年竹林面积6 0 0 余万h r n 2 ，占世界竹林总面积近 1 4 。关于竹子已开发1 0 0 多个系列近千种产品，出口多个国家和地区，2 0 0 8 年竹产品 的产值近1 0 0 0 亿元 s l 。而且我国养竹用竹历史悠久，早在7 0 0 0 年前，我们的祖先已用 竹子制作箭头、弓弩等武器，用于娱乐、捕猎或战争。在晋代年间( 公园2 6 5 3 1 6 年) 就开始以竹子为主要原料进行土法造纸 9 1 ，当时使用嫩竹造纸，到宋代竹材造纸工艺得 到快速发展，明代竹原料生产纸的技术得到完善，质量有很大提高。欧洲使用竹材造纸 是在1 9 世纪7 0 年代开始的，比我国迟了整整上千年。 。 1 1 1 竹子原料的特点及其在制浆造纸中的优势 1 1 1 1 竹子的结构和化学组成 不同的植物纤维原料在制浆造纸过程中，所制得的浆和纸都存在差异，这与所用的 原料自身的化学组成及结构特征有着密切关系，只有进一步了解竹子原料的结构和化学 组成，对竹子在制浆造纸过程中所表现的特性才有更清楚的认识。 ( 1 ) 竹子的结构 纤维鞘 薄壁组织 图1 1 竹材的组织示意图 f i g 1 - 1s c h e m a l i ed i a g r a mo fb a m b ( ) 0t e 斌u 他 竹子的种类众多，多用其杆部进行造纸。不同品种的竹杆，除竹节间距离、厚薄、 直径等不同外，其基本组织结构基本相同。竹类细胞主要由表皮组织、基本组织、维管 2 竹沥蒗对粉单竹a p m p 蒙返黄影响的研究 束组织及髓腔等部分组成，示意图显示如图1 1 所示。竹秆的表皮组织是竹子的壳层， 由表皮细胞及皮下组织组成。基本组织由薄壁细胞和石细胞组成，多呈长方形和球形， 造纸企业称其为杂细胞。维管束组织是竹材的主体部分，由纤维鞘、韧皮部、导管等组 成，不均匀地散布在基本组织中，适合于制浆造纸的竹纤维全部生长在维管束上，木素 和半纤维素也分布在维管束中。髓腔位竹秆的中心部位，在竹节处被竹隔膜断开，髓腔 的周围有一层薄如纸状的薄膜覆盖，由髓细胞组成的【1 0 1 。 ( 2 ) 竹子的化学组成 竹子的基本化学成分与木材相似，主要由纤维素、半纤维素、木素组成，另外还有 少量的抽提物和灰分等【1 1 j 。竹材又有别于木材，竹子的化学组成和聚合度随产地品种和 竹龄的不同而有所差别【1 2 13 1 。部分竹子和造纸原料的化学成分比较见表1 1 【1 4 1 。竹材原 料的纤维素含量介于针叶材和阔叶材之间，较芦苇、芒杆、稻麦草类原料高，木素含量 较接近阔叶，略低于针叶材，而高于草类原料，聚戊糖含量接近阔叶材和草类原料：比 针叶材( 1 2 左右) 高一倍左右。 此外，竹材中的淀粉、蛋白质、糖分等含量比普通木材要高，因而容易发生虫害和 霉变、腐朽，给竹材的加工利用带来困难，还有竹子中的硅含量较高，影响竹浆的制浆 质量和切削性能以及黑液的碱回收【l 引。 表1 1 部分造纸原料的化学成分分析表 t a b l e1 - 1c h e m i c a lc o m p o s i t i o no fs e v e r a lp u l pa n dp a p e rm a t e r i a l s 竹沥液对粉单4 5 a p m p 浆返黄影响的工3 i - j 7 1 1 1 2 竹子在制浆造纸中的优势 看好竹浆的发展前景，以缓解我国造纸木材短缺的问题，是由于竹子在制浆造纸中 具有明显的优势。 首先，竹浆的性能介于针叶木与阔叶木之间，明显优于草类浆，是制浆造纸的优质 原料。专家认为【临1 7 1 竹浆可单纯或与木浆配合生产各种纸张包括中高档纸品，如薄页纸、 胶版纸、铜版纸和发票纸等，减少木浆用量。部分竹材和木材原料的纤维形态比较见表 1 - 2 t 1 4 1 。竹子纤维的平均长度在1 5 2 0 m m 之间，平均宽度在1 5 9 m 左右，长宽比在11 0 - - 2 0 0 之间。根据表1 3 所示的纤维形态分级标准1 1 8 1 ，纤维的长度和宽度比达到优良等级， 宽度则属于中等，该比值优于阔叶木。此外，竹纤维胞腔较大、壁腔比小、长度长，在 造纸时易压渍，获得交织性能好的纸张【1 9 】。说明竹子属于较好的非木材造纸原料之一。 表l - 2 部分造纸原料的纤维形态比较 t a b l e1 - 2c o m p a r i s i o no fc o n f i g u r a t i o no fs e v e r a lp u l pa n dp a p e rm a t e r i a l s 4 广西大学博士学位论文竹沥液对粉单竹a p m p 浆返黄影响的研究 其次，竹子纤维素含量高，一般在4 0 以上，聚戊糖与阔叶木相近，含量为2 0 2 5 ，可采用较缓和蒸煮工艺条件，加之木素含量较针叶木低，制浆漂白越容易，耗碱 量降低。竹材原料比重大，一般为0 6 o 8 ，而针叶木一般只有0 4 左右，阔叶木为o 4 3 o 6 4 ，在蒸煮时锅装料量比木材和草类原料高，达2 2 0 k g m 3 ，相应节省设备投资和能源 消耗【2 0 l 。 第三：竹子是速生型植物，具有分布广、适应性强、生长快、周期短等特点【2 1 1 ，一 次造林年年长竹，经三五年就可以砍伐，每年合理间伐，可砍几十年。一般的竹材每亩 年产可达6 0 0 - - 9 0 0 k g ，产量高。而且竹子生态功能强，即使进行砍伐也不会对生态环境 造成大的影响，只要控制好采伐量，可以保持采伐与再生的基本平衡，对区域生物多样 性、水土流失以及土地长期生产力的影响是很小的，可以大力种植人工竹林基地。 此外，竹浆造纸生产成本低，比木浆具有价格优势。采用竹子为原料生产一吨品质 与木浆相当的纸浆成本，比松木低约1 5 0 0 元，比桉木低约9 0 0 元，可见发展竹浆具有 较强的市场竞争力。在2 0 0 4 年发布的全国林纸一体化工程建设“十五 及2 0 1 0 年专 项规划提出，在2 0 0 5 年新增竹浆生产能力1 2 0 万吨，而2 0 1 0 年以后，依靠造纸竹林 基地供应原料可配套建