造纸原理与工程复习题

造纸原理与工程复习题一、填空题1.造纸工业常用的植物纤维原料主要有（木材纤维）、（非木材纤维）和（半木材纤维）三大类。2.木材纤维原料主要包括（针叶木）、（阔叶木）和（草类纤维）。3.植物纤维的主要化学成分是（纤维素）、（半纤维素）和（木素）。4.纤维素是由（葡萄糖）通过（β1,4糖苷键）连接而成的线性高分子化合物。5.半纤维素是一群复合聚糖的总称，其化学结构特点是（带有各种短侧链）。6.木素是一种具有（三维网状结构）的芳香族高分子化合物。7.制浆方法可分为（机械法制浆）、（化学法制浆）和（化学机械法制浆）三大类。8.化学法制浆常用的蒸煮剂有（烧碱）、（硫酸盐）和（亚硫酸盐）等。9.烧碱法蒸煮脱木素反应主要包括（酚型结构的反应）和（非酚型结构的反应）。10.硫酸盐法蒸煮脱木素反应比烧碱法（更剧烈），脱木素选择性（较好）。11.亚硫酸盐法蒸煮根据蒸煮液的pH值不同可分为（酸性亚硫酸盐法）、（亚硫酸氢盐法）和（中性亚硫酸盐法）。12.机械法制浆主要包括（磨石磨木浆）、（盘磨机械浆）和（热磨机械浆）等。13.化学机械法制浆结合了（化学法）和（机械法）的优点，能生产出强度较高的纸浆。14.纸浆的洗涤目的是去除纸浆中的（蒸煮液）、（细小纤维）和（杂质）等。15.纸浆的筛选设备主要有（振动筛）、（压力筛）和（离心筛）等。16.纸浆的净化设备主要有（圆网浓缩机）、（斜网浓缩机）和（多圆盘过滤机）等。17.打浆的作用主要是（改善纤维的形态）、（提高纤维的结合力）和（调整纸张的物理性能）。18.打浆方式可分为（游离状打浆）和（粘状打浆）。19.造纸过程中常用的湿部添加剂有（助留剂）、（助滤剂）、（施胶剂）和（增强剂）等。20.纸张的施胶方法主要有（内部施胶）和（表面施胶）。21.常用的内部施胶剂有（松香胶）、（合成施胶剂）等。22.表面施胶剂主要有（变性淀粉）、（聚乙烯醇）等。23.纸张的干燥方式主要有（热风干燥）、（红外线干燥）和（微波干燥）等。24.纸张的整饰加工包括（压光）、（超级压光）、（表面涂布）和（复合加工）等。25.衡量纸张强度的指标主要有（抗张强度）、（撕裂强度）和（耐破强度）等。

二、选择题1.下列哪种纤维属于木材纤维？（）A.棉纤维B.麻纤维C.针叶木纤维D.竹纤维答案：C2.纤维素的化学组成是（）。A.C6H10O5B.(C6H10O5)nC.C12H22O11D.(C12H22O11)n答案：B3.烧碱法蒸煮脱木素主要作用于木素的（）结构。A.酚型B.非酚型C.苯丙烷D.脂肪族答案：A4.下列哪种制浆方法生产的纸浆得率最高？（）A.化学法制浆B.机械法制浆C.化学机械法制浆D.半化学法制浆答案：B5.盘磨机械浆属于（）法制浆。A.化学B.机械C.化学机械D.半化学答案：B6.纸浆筛选主要是去除（）。A.蒸煮液B.杂质C.细小纤维D.以上都是答案：D7.游离状打浆主要是为了提高纸张的（）。A.强度B.柔韧性C.透气性D.平滑度答案：C8.常用的内部施胶剂松香胶属于（）施胶剂。A.酸性B.中性C.碱性D.两性答案：A9.纸张干燥过程中，水分蒸发的主要方式是（）。A.汽化B.升华C.渗透D.扩散答案：A10.衡量纸张耐破强度的指标是（）。A.kPaB.N/mC.mND.g/m²答案：A

三、判断题1.植物纤维原料中纤维素含量越高越好。（√）2.亚硫酸盐法蒸煮脱木素比硫酸盐法更彻底。（×）3.磨石磨木浆属于化学机械法制浆。（×）4.纸浆洗涤时温度越高，洗涤效果越好。（×）5.压力筛的筛选效率高于振动筛。（√）6.粘状打浆生产的纸张强度较高。（√）7.内部施胶只能提高纸张的抗水性，不能改善纸张的其他性能。（×）8.表面施胶可以提高纸张的表面强度和平滑度。（√）9.纸张干燥过程中，干燥速度越快越好。（×）10.纸张的抗张强度与纤维的长度和强度有关。（√）

四、简答题1.简述植物纤维的主要化学成分及其作用。答：植物纤维的主要化学成分包括纤维素、半纤维素和木素。纤维素：是纤维的基本骨架，赋予纤维较高的强度和刚性，是纸张强度的主要来源。半纤维素：带有各种短侧链，能增加纤维的柔韧性，有助于纤维间的结合，对纸张的强度和物理性能有一定影响。木素：具有三维网状结构，使纤维具有一定的刚性和韧性，同时影响纤维的蒸煮和打浆性能。2.比较烧碱法和硫酸盐法蒸煮脱木素的特点。答：烧碱法：蒸煮液主要成分是氢氧化钠，脱木素反应主要作用于酚型结构的木素。脱木素选择性相对较差，蒸煮液对设备腐蚀较大，但对纤维损伤较小，纸浆强度较高。硫酸盐法：蒸煮液主要成分是氢氧化钠和硫化钠，脱木素反应比烧碱法更剧烈，脱木素选择性较好。蒸煮温度较高，纸浆得率相对较低，但纸浆强度较高，且对木材适应性广。3.说明机械法制浆的优缺点。答：优点：制浆得率高，可达到90%以上。生产过程简单，能耗低。纸浆纤维形态好，成纸具有较好的弹性和松厚度。缺点：纸浆强度较低，尤其是抗张强度和耐折度。纸浆中含有较多的细小纤维和杂质，影响纸张质量。纸浆颜色较深，白度较低。4.简述纸浆洗涤的目的和原理。答：目的：去除纸浆中的蒸煮液、细小纤维和杂质等，以提高纸浆的纯度和质量，同时减少环境污染。原理：利用过滤介质两侧的压力差，使纸浆中的液体通过过滤介质而固体纤维被截留，从而实现纸浆与液体的分离。常用的过滤介质有滤网、毛毯等。5.打浆对纸张性能有哪些影响？答：改善纤维的形态：使纤维帚化、分丝，增加纤维的比表面积，有利于纤维间的结合。提高纤维的结合力：纤维经过打浆后，表面的羟基增多，更容易形成氢键结合，从而提高纸张的强度。调整纸张的物理性能：如游离状打浆可提高纸张的透气性和柔韧性，粘状打浆可提高纸张的强度和表面强度。影响纸张的光学性能：打浆程度适当可使纸张的白度有所提高，同时改善纸张的光泽度。6.简述纸张内部施胶的原理和常用施胶剂。答：原理：内部施胶剂与纤维表面的羟基发生化学反应或物理吸附，在纤维表面形成一层疏水薄膜，阻止水分进入纤维内部，从而提高纸张的抗水性。常用施胶剂：松香胶：是一种传统的内部施胶剂，通过皂化反应与纤维结合。合成施胶剂：如烷基烯酮二聚体（AKD）、烯基琥珀酸酐（ASA）等，具有更好的施胶效果和稳定性。7.纸张干燥过程中应注意哪些问题？答：控制干燥温度：避免温度过高导致纤维过度干燥而变脆，影响纸张强度；同时也要防止温度过低，导致干燥速度过慢，影响生产效率。控制干燥速度：干燥速度不宜过快，以免纸张表面形成硬壳，内部水分难以蒸发，导致纸张产生皱纹、变形等缺陷；但干燥速度也不能过慢，否则会影响生产效率。保证干燥均匀性：使纸张在干燥过程中各部位受热均匀，避免出现局部干燥过度或干燥不足的情况，影响纸张的质量均匀性。注意纸张的湿度平衡：干燥后的纸张应具有适当的含水量，以保证纸张的物理性能和使用性能。8.简述纸张整饰加工的主要内容及其作用。答：主要内容：包括压光、超级压光、表面涂布和复合加工等。作用：压光和超级压光：可提高纸张的表面平整度和光泽度，改善纸张的外观质量，同时增加纸张的紧度和强度。表面涂布：可改善纸张的表面性能，如提高纸张的抗水性、耐磨性、印刷适性等，还可赋予纸张特殊的功能，如防水、防油、抗菌等。复合加工：将不同性能的纸张或其他材料复合在一起，可获得具有多种功能的复合材料，满足不同的使用需求。

五、论述题1.阐述制浆造纸过程中各个环节对纸张质量的影响，并举例说明如何通过控制这些环节来提高纸张质量。答：制浆造纸过程包括原料准备、制浆、纸浆洗涤筛选净化、打浆、抄纸和整饰加工等环节，每个环节都对纸张质量有着重要影响。原料准备：原料的质量直接影响纸浆的质量，进而影响纸张质量。如木材纤维原料的种类、质量状况等。选择优质的原料，控制原料的含水量、杂质含量等，可为后续制浆提供良好基础。制浆：不同的制浆方法生产的纸浆质量不同，对纸张质量影响较大。例如，化学法制浆可生产出强度较高的纸浆，但得率相对较低；机械法制浆得率高，但纸浆强度较低。合理选择制浆方法，并控制蒸煮或磨浆条件，可优化纸浆质量。如烧碱法蒸煮时，控制蒸煮温度、时间和用碱量等，可保证脱木素效果和纤维强度。纸浆洗涤筛选净化：去除纸浆中的杂质和蒸煮液，可提高纸浆纯度，有利于后续加工。洗涤不彻底会导致纸张出现斑点、孔洞等缺陷；筛选净化效果不好会使纸张强度降低、外观质量变差。通过优化洗涤设备和工艺参数，提高筛选净化效率，可保证纸浆质量。打浆：打浆能改善纤维形态和结合力，对纸张强度、物理性能和光学性能有重要影响。如游离状打浆可使纸张透气性好，但强度较低；粘状打浆可提高纸张强度，但透气性差。根据纸张用途选择合适的打浆方式和打浆度，可满足纸张质量要求。抄纸：抄纸过程中的工艺参数如上网浓度、网速、压榨压力等，会影响纸张的成型和质量。上网浓度过高会导致纸张厚薄不均、强度下降；网速过快可能使纸张出现断头、孔洞等问题。合理控制抄纸工艺参数，保证纸张均匀成型，可提高纸张质量。整饰加工：压光、超级压光、表面涂布等整饰加工可改善纸张的外观质量和使用性能。如压光可提高纸张光泽度和平整度；表面涂布可提高纸张的抗水性、耐磨性等。通过优化整饰加工工艺，可提升纸张的附加值和市场竞争力。

例如，要生产高质量的书写纸，首先选择优质的木材纤维原料，采用化学法制浆并严格控制蒸煮条件，保证纸浆强度和纯度。然后通过高效的洗涤筛选净化设备，去除杂质。打浆时选择合适的打浆度，使纸张既有一定强度又有良好的书写性能。抄纸过程中精确控制工艺参数，确保纸张均匀成型。最后进行适当的整饰加工，如压光和表面施胶，提高纸张的光泽度和抗水性，从而生产出质量优良的书写纸。

2.结合实际，谈谈如何降低造纸过程中的环境污染，实现可持续发展。答：造纸过程中会产生多种污染物，如废水、废气、废渣等，对环境造成严重影响。为降低造纸过程中的环境污染，实现可持续发展，可采取以下措施：废水处理：采用先进的制浆造纸工艺，减少废水产生量。例如，推广无元素氯（ECF）或全无氯（TCF）漂白技术，可降低废水中的含氯有机物排放。建设完善的废水处理系统，对造纸废水进行多级处理。首先进行物理处理，如沉淀、过滤，去除废水中的悬浮物；然后进行化学处理，如中和、絮凝，去除废水中的溶解性有机物和重金属离子；最后进行生物处理，如活性污泥法、生物膜法，利用微生物分解废水中的有机污染物，使废水达标排放。加强废水回用，将处理后的部分废水回用于造纸生产过程中的洗涤、调浆等环节，减少新鲜水的使用量，降低废水排放总量。废气处理：对蒸煮、干燥等工序产生的废气进行收集和处理。采用高效的废气净化设备，如静电除尘器、布袋除尘器等，去除废气中的颗粒物；采用吸收、吸附等方法，去除废气中的有害气体，如二氧化硫、氮氧化物等。优化燃烧设备和工艺，提高燃料燃烧效率，减少废气中污染物的产生量。例如，采用新型节能燃烧器，使燃料充分燃烧，降低一氧化碳、碳氢化合物等污染物的排放。废渣处理：对造纸过程中产生的废渣，如树皮、木屑、浆渣等，进行综合利用。可将其用于生产生物质燃料、有机肥料等，实现废渣的资源化利用，减少废渣的堆放量和对环境的污染。对于无法利用的废渣，应进行安全填埋或焚烧处理，但要严格控制填埋和焚烧过程中的污染物排放，防止对土壤和大气环境造成二次污染。绿色供应链管理：选择环保型的原材料供应商，确保原材料的质量和环保性能符合要求，减少因原材料问题带来的环境污染风险。加强与上下游企业的合作，共同推进绿色生产和循环经济发展。例如，与