胡玲玉 崔富林 王 歡 梁曉連 覃 睿 張夏明 駱蓮新

(廣西大學(xué)輕工與食品工程學(xué)院,廣西南寧,530004)

?

·H2O2漂白·

桑枝SCMP漿2O2漂白工藝的優(yōu)化

胡玲玉 崔富林 王 歡 梁曉連 覃 睿 張夏明 駱蓮新*

通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)探討漂劑用量、堿比、漂白溫度等7個(gè)因素對(duì)桑枝SCMP漿H2O2漂白的影響；采用MODDE分析軟件中Plackett-Burman實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案對(duì)7個(gè)因素進(jìn)行顯著性篩選評(píng)價(jià),獲得溫度、時(shí)間和H2O2用量為影響顯著的因素；運(yùn)用MODDE軟件對(duì)桑枝SCMP漿H2O2漂白的3個(gè)主要影響因素及各自的4個(gè)水平進(jìn)行RSM實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及分析。結(jié)合單因素實(shí)驗(yàn)和MODDE軟件獲得最佳漂白工藝：溫度90℃,時(shí)間104 min,漿濃15%,堿比0.7,H2O2用量8%,Na2SiO3用量0.3%,MgSO4用量0.10%。

桑枝SCMP漿；H2O2漂白；MODDE

(*E-mail: lxluo919@hotmail.com)

桑樹(shù)在我國(guó)有近四千年的栽培歷史,我國(guó)是蠶桑生產(chǎn)發(fā)源地,也是目前世界上桑樹(shù)種類最多的國(guó)家。種植桑樹(shù)主要是采摘桑葉用于養(yǎng)蠶,此外,副產(chǎn)品桑枝、桑葚果和桑根等也具有很高的經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)價(jià)值。我國(guó)栽培種植桑樹(shù)歷史悠久,同時(shí)國(guó)內(nèi)對(duì)利用桑枝制漿造紙的研究由來(lái)已久,在二十世紀(jì)八九十年代有諸多相關(guān)報(bào)道[1]。我國(guó)造紙工業(yè)面臨纖維資源短缺、對(duì)外依賴性強(qiáng)等問(wèn)題[2],合理開(kāi)發(fā)與利用桑枝等優(yōu)質(zhì)且廉價(jià)易得的造紙纖維原料是緩解該類問(wèn)題的有效途徑。

桑枝韌皮纖維有纖維較長(zhǎng)和長(zhǎng)寬比大等優(yōu)點(diǎn),可與針葉木纖維相媲美,桿部纖維與闊葉木纖維接近,桑枝本色漿可用于生產(chǎn)牛皮紙、包裝紙,經(jīng)過(guò)漂白其適用性更廣。全桿桑枝經(jīng)過(guò)燒堿-蒽醌法制漿后再CEpH三段漂,可制得物理強(qiáng)度好、白度高的中高檔紙漿產(chǎn)品[3]。胡劍民等人[4]研究了不同的預(yù)處理?xiàng)l件對(duì)桑枝化機(jī)漿漂白性能的影響,結(jié)果表明添加少量H2O2進(jìn)行預(yù)處理可以明顯改善漂白效果。桑枝硫酸鹽漿經(jīng)OQP0漂白白度為71.4%,OpDEOP三段漂后白度可達(dá)81.7%,采用ODED漂白白度達(dá)90%以上[5]。這些研究表明桑枝漿具有可漂性,且漂后漿性能良好,但目前國(guó)內(nèi)外對(duì)桑枝高得率漿的研究極少,對(duì)于桑枝磺化化機(jī)漿的漂白研究鮮有報(bào)道。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

風(fēng)干桑枝,來(lái)源于廣西南寧蠶?；?壓榨機(jī)壓后切至3~4 cm,置于密閉塑料袋,平衡水分備用。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 桑枝SCMP漿制備

磺化處理：桑枝用清水浸泡24 h后,濾掉清水,置于電熱蒸煮鍋中蒸煮?；腔に嚍椋篘a2SiO3用量15%(對(duì)絕干原料，以下同),NaOH用量4%,液比1∶5,最高溫度130℃,以150 ℃/h速率升溫,保溫時(shí)間120 min[6-7]。蒸煮后用清水洗凈磺化漿。

磨漿條件：磺化后桑枝采用高濃盤磨機(jī)進(jìn)行三段磨漿處理,磨盤間距分別為0.45、0.15、0.15 mm。磨后漿甩干,用手分散并置于密封塑料袋中平衡水分。

1.2.2 桑枝SCMP漿漂白

螯合預(yù)處理：根據(jù)漂白需求取一定量SCMP漿于聚乙烯袋,加入螯合劑和去離子水,混合均勻,用NaOH、H2SO4調(diào)至所需pH值,放于恒溫水浴鍋進(jìn)行螯合,每隔20 min搓一次漿。螯合后漿料用去離子水洗滌至中性,用于漂白。螯合處理?xiàng)l件如下：漿濃10%,溫度6O℃,時(shí)間60 min,EDTA用量0.3%,pH值3。

H2O2漂白：取螯合后SCMP漿于聚乙烯袋,15 g絕干/袋,加入漂劑、穩(wěn)定劑等,混合均勻,置于恒溫水浴鍋進(jìn)行漂白,每隔20 min揉搓一次。漂后,擠出殘液測(cè)定殘余H2O2；漿料洗凈后備用，抄造手抄片。

未漂SCMP漿的白度為39.4%。

1.2.3 白度與殘余H2O2的測(cè)定

漂后漿經(jīng)纖維疏解器疏解后用紙頁(yè)成型器抄片,恒溫恒濕24 h后測(cè)定紙張白度。殘余H2O2的測(cè)定方法參照《制漿造紙分析與檢測(cè)》。

2 結(jié)果與討論

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)研究

2.1.1 H2O2用量對(duì)桑枝SCMP漿H2O2漂白的影響

H2O2在酸性和無(wú)鐵、錳、銅等金屬離子存在時(shí)相對(duì)穩(wěn)定,在堿性條件下易分解生成HOO-,該陰離子是H2O2漂白的有效成分,HOO-與木素側(cè)鏈上的羰基、α-酮基、亞甲基醌和醌型等發(fā)色基團(tuán)發(fā)生反應(yīng),減少或破壞發(fā)色基團(tuán)從而達(dá)到提高白度的目的[8-9]。反應(yīng)體系中HOO-濃度達(dá)到0.03 mmol/L時(shí)H2O2無(wú)效分解,降低漂白效率[10]。

圖1是H2O2用量對(duì)桑枝SCMP漿漂白的影響。由圖1可以看出,漂后漿的白度和漂液殘余H2O2的濃度都隨H2O2用量的增加而呈上升趨勢(shì)。在H2O2用量從1%增加到10%時(shí),紙漿白度先迅速增加,后趨于平緩。因?yàn)殡S著H2O2用量的增加,HOO-在氧化發(fā)色基團(tuán)的同時(shí)又有新的發(fā)色基團(tuán)形成,即發(fā)生白度停滯現(xiàn)象。在H2O2用量由6%增加到10%時(shí),白度僅增加1.34%,殘余H2O2增多,漂白效率降低。故后續(xù)優(yōu)化中暫取H2O2用量為6%。

圖1 H2O2用量對(duì)漂白的影響

2.1.2 堿比對(duì)桑枝SCMP漿H2O2漂白的影響

沈葵忠等人[10]在不同H2O2用量下改變堿比,研究其對(duì)漂白性能的影響,對(duì)漂后漿白度和堿比進(jìn)行回歸分析,結(jié)果表明，H2O2用量和堿比之間有很強(qiáng)的相關(guān)關(guān)系。H2O2漂白中加入NaOH,一是提供OH-促進(jìn)H2O2解離,二是潤(rùn)脹纖維，從而提高紙漿強(qiáng)度性能[11]。

堿比對(duì)桑枝SCMP漿H2O2漂白的影響如圖2所示。由圖2可知，隨著堿比增大,漂后漿白度呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)隨后增加變得平緩,殘余H2O2量減少。堿比過(guò)低,H2O2離解的HOO-少,達(dá)不到所需白度要

圖2 堿比對(duì)漂白的影響

求,紙漿強(qiáng)度性能不佳；堿比過(guò)高,會(huì)加劇H2O2無(wú)效分解,也易發(fā)生“堿返黃”現(xiàn)象,故控制堿比為0.7。

2.1.3 Na2SiO3用量對(duì)桑枝SCMP漿H2O2漂白的影響

漂白體系中過(guò)渡金屬離子的存在會(huì)使H2O2無(wú)效分解并產(chǎn)生自由基,通常加入穩(wěn)定劑來(lái)解決,穩(wěn)定劑分為含硅穩(wěn)定劑、非硅穩(wěn)定劑兩類,最典型的是Na2SiO3。研究表明,Na2SiO3在H2O2漂白中起穩(wěn)定和漂白雙重作用,但Na2SiO3的使用會(huì)導(dǎo)致漂白系統(tǒng)結(jié)垢,故制漿造紙過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格控制Na2SiO3的用量[12]。圖3所示是Na2SiO3用量對(duì)桑枝SCMP漿H2O2漂白的影響。由圖3可知,在一定范圍內(nèi)增加Na2SiO3用量有助于白度的增加和漂白效率的提高,當(dāng)Na2SiO3用量增加到3%時(shí),紙漿白度達(dá)到最大值,因此取Na2SiO3用量為3%。

圖3 Na2SiO3用量對(duì)漂白的影響

2.1.4 MgSO4用量對(duì)桑枝SCMP漿H2O2漂白的影響

Na2SiO3和MgSO4是H2O2漂白中普遍使用的穩(wěn)定劑和緩沖劑,二者都能與金屬離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng),生成穩(wěn)定絡(luò)合物,從而降低金屬離子分解H2O2的活性,在H2O2漂白中起到穩(wěn)定和緩沖作用。圖4為MgSO4用量對(duì)桑枝SCMP漿H2O2漂白的影響,由圖4可知,隨著MgSO4用量的增加,漂后漿白度先增加后減少,在MgSO4用量為0.10%時(shí)達(dá)到最高白度63.7%,殘余H2O2量隨著MgSO4用量的增加先下降后升高,在用量為0.10%時(shí)達(dá)最低值2.87 g/L,故其漂白效率也隨之先升高后下降。因此，取MgSO4用量為0.10%。

圖4 MgSO4用量對(duì)漂白的影響

2.1.5 溫度對(duì)桑枝SCMP漿H2O2漂白的影響

圖5 溫度對(duì)漂白的影響

溫度對(duì)桑枝SCMP漿H2O2漂白的影響如圖5所示,由圖5可知，紙漿白度隨著溫度的升高呈上升趨勢(shì),達(dá)到一定程度繼續(xù)升溫白度增加不明顯,而殘余H2O2量急劇減少,說(shuō)明溫度過(guò)高加劇H2O2無(wú)效分解,漂白效率降低,故控制漂白溫度為80℃。

數(shù)學(xué)是一種文化，更是一種精神，數(shù)學(xué)文化通過(guò)其內(nèi)涵極大地影響了人類的道德和社會(huì)生活。人類用這種正能量思維拓寬視野，加強(qiáng)科學(xué)人文精神學(xué)習(xí)。在高職數(shù)學(xué)教學(xué)中融入相關(guān)數(shù)學(xué)史，讓學(xué)生感受數(shù)學(xué)理性精神，更好地將數(shù)學(xué)與人文融合，使數(shù)學(xué)課不再枯燥，洋溢著濃郁的人文精神。例如在介紹極限概念時(shí)，可介紹我國(guó)古代《莊子》一書中的“一尺之錘，日取其半，萬(wàn)世不竭”“孤帆遠(yuǎn)影碧空盡，唯見(jiàn)長(zhǎng)江天際流”，把極限的動(dòng)態(tài)過(guò)程及其歸宿描寫得十分透徹傳神。將數(shù)學(xué)史內(nèi)容貫穿于課堂教學(xué)，可使數(shù)學(xué)教學(xué)中的德育功能得到更好的發(fā)揮。

2.1.6 時(shí)間對(duì)桑枝SCMP漿H2O2漂白的影響

時(shí)間對(duì)桑枝SCMP漿H2O2漂白的影響如圖6所示。由圖6可知,在一定范圍內(nèi),隨著時(shí)間的延長(zhǎng)紙漿漂后白度增加,殘余H2O2量減少。當(dāng)漂白時(shí)間從30 min增加到105 min時(shí),紙漿白度由59.0%升高到65.2%,殘余H2O2量也由4.50 g/L下降為2.13 g/L,繼續(xù)延長(zhǎng)漂白時(shí)間,紙漿白度和殘余H2O2量都基本保持不變，因此取漂白時(shí)間為105 min。

圖6 時(shí)間對(duì)漂白的影響

2.1.7 漿濃對(duì)桑枝SCMP漿H2O2漂白的影響

漿濃對(duì)桑枝SCMP漿H2O2漂白的影響見(jiàn)表1。由表1可知，提高漿濃,有助于漂后漿白度和漂白效率的提高,但過(guò)高的漿濃不利于漿料和藥液混合均勻,綜合考慮,選擇漿濃為15%。

表1 漿濃對(duì)桑枝SCMP漿H2O2漂白的影響

注 H2O2用量6%,NaOH用量4.2%,Na2SiO3用量3%,MgSO4用量0.10%,時(shí)間60 min,溫度80℃。

表3 Plackett-Burman實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果(N=12)

2.2 Plackett-Burman實(shí)驗(yàn)確定顯著因素

Plackett-Burman(PB)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是一種兩水平的優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法,可評(píng)估各因素之間的交互作用,并通過(guò)較少的實(shí)驗(yàn)次數(shù),對(duì)各參考因素的影響顯著性提供盡可能精確的估計(jì),提高實(shí)驗(yàn)效率[13-14]。

本實(shí)驗(yàn)選取H2O2用量、堿比、Na2SiO3用量、MgSO4用量、時(shí)間、溫度和漿濃這7個(gè)因素以及2個(gè)虛擬變量(估計(jì)實(shí)驗(yàn)誤差)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),每個(gè)因素取高、低兩個(gè)水平,根據(jù)MODDE10.1.1軟件Plackett-Burman實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案,設(shè)計(jì)了N=12的PB實(shí)驗(yàn),以漂后漿白度作為響應(yīng)值Y。PB實(shí)驗(yàn)因素水平見(jiàn)表2,實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果見(jiàn)表3。

PB實(shí)驗(yàn)回歸分析結(jié)果見(jiàn)表4。各考察因素對(duì)白度的影響顯著性由Prob>F值決定,影響是否顯著的臨界點(diǎn)為0.05,Prob>F值小于0.05說(shuō)明該因素對(duì)漂白具有顯著影響,而大于0.05證明其影響不顯著[14]。由表4可知,溫度、時(shí)間和H2O2用量是影響紙張白度的主要因素,故選擇這3個(gè)因素進(jìn)行下一步優(yōu)化。

表2 Plackett-Burman實(shí)驗(yàn)因素水平表

2.3.1 桑枝SCMP漿H2O2漂白實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

MODDE(modeling and design)軟件具有很好的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及優(yōu)化和預(yù)測(cè)功能,已在食品、化學(xué)、高分子材料等多個(gè)行業(yè)廣泛使用。本實(shí)驗(yàn)采用MODDE10.1.1軟件對(duì)H2O2用量(X1)、溫度(X8)、時(shí)間(X9)3個(gè)主要影響因素及各自的4個(gè)水平進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),選用RSM下的D-Optimal模型,三中心,無(wú)重復(fù)實(shí)驗(yàn),共17組。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果見(jiàn)表5。

表4 Plackett-Burman實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)回歸分析結(jié)果

注 *表示在95%的置信區(qū)間影響顯著； NS表示影響不顯著。

表5 桑枝SCMP漿H2O2漂白方案及結(jié)果

2.3.2 漂白方案評(píng)價(jià)

MODDE軟件中用R2、Q2等值來(lái)評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)方案的優(yōu)劣。一般情況下,R2大于0.9、Q2大于0.5且兩者之差不超過(guò)0.3即表明該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果較好,R2和Q2的值越接近1表示效果越好。模型有效性數(shù)值大于0.25,表明該模型沒(méi)有失擬,其值越接近1表示該模型越理想。再現(xiàn)性值大于0.85即說(shuō)明該模型有較好的再現(xiàn)性[15-17]。

運(yùn)用MODDE軟件評(píng)價(jià)漂白方案效果,R2值為0.991,Q2值為0.915,模型有效性和再現(xiàn)性值分別是0.743和0.989。從圖7可知,實(shí)驗(yàn)值都分布在回歸線上或緊挨著回歸線,實(shí)驗(yàn)值與預(yù)測(cè)值具有較好的線性關(guān)系,即實(shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)學(xué)模型具有很好的一致性。R2值大于0.9、Q2值大于0.5,且二者之差僅為0.076,遠(yuǎn)小于0.3；模型有效性數(shù)值為0.743,大于0.25；評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)再現(xiàn)性數(shù)值也接近于1。故該漂白方案很理想,且有很好的有效性和再現(xiàn)性。

圖7 白度實(shí)驗(yàn)值與預(yù)測(cè)值關(guān)系圖

圖8為各顯著因素及其組合對(duì)漂后漿白度的影響系數(shù)圖,系數(shù)為正表示該因素對(duì)白度的影響為正效應(yīng),反之為負(fù)效應(yīng),即阻礙白度的提高。從圖8可知,H2O2用量、溫度和時(shí)間都對(duì)紙漿白度有明顯影響,其中溫度對(duì)桑枝SCMP漿H2O2漂白的影響最顯著,H2O2用量次之,時(shí)間對(duì)H2O2漂白的影響最小。兩因素組合中,漂白溫度與H2O2用量對(duì)漂后漿白度有相對(duì)較大的正面影響。故在一定范圍內(nèi)適當(dāng)提升漂白溫度,加大漂劑用量并延長(zhǎng)漂白時(shí)間有助于提高桑枝SCMP漿H2O2漂后漿的白度。對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行多元回歸分析可得桑枝SCMP漿H2O2漂白白度Y與各顯著影響因素X之間的預(yù)測(cè)關(guān)系見(jiàn)式(1)。

(1)

圖8 顯著因素對(duì)紙漿白度的影響系數(shù)

2.3.3 數(shù)學(xué)模型等高線分析

各顯著因素的交互作用對(duì)漂后漿白度的影響如圖9～圖11所示,方框中的數(shù)值即為白度,該白度值所在的曲線即為相應(yīng)的白度等高線。

圖9 H2O2用量與溫度對(duì)桑枝SCMP漿漂白白度的影響

圖10 H2O2用量與時(shí)間對(duì)桑枝SCMP漿漂白白度的影響

圖9是H2O2用量與溫度對(duì)桑枝SCMP漿漂白白度的影響。由圖9可知,在相同白度的情況下適當(dāng)升高溫度可減少H2O2的用量。溫度對(duì)H2O2用量的增減從而影響白度變化的程度不同,在相同H2O2用量情況下,每升高1%白度值,相對(duì)低溫區(qū)所需要增加的溫度低于漂白溫度相對(duì)較高的區(qū)域。相對(duì)較高的溫度可以增加漂后漿白度,但過(guò)高的溫度會(huì)加速H2O2無(wú)效分解。

圖10是H2O2用量與時(shí)間對(duì)桑枝SCMP漿漂后漿白度的影響。由圖10可知，在其他漂白條件相同的情況下,適當(dāng)增加H2O2的用量是提高白度的有效方法,但隨著H2O2濃度增加到一定限度,對(duì)白度的影響力下降,原因之一是反應(yīng)體系中HOO-離子濃度達(dá)到一定程度時(shí)H2O2無(wú)效分解[10]；另一個(gè)原因是發(fā)生了白度停滯現(xiàn)象。隨著時(shí)間的延長(zhǎng),漂白時(shí)間對(duì)漂后漿白度的影響降低。H2O2用量與時(shí)間的交互作用顯著。

時(shí)間與溫度對(duì)桑枝SCMP漿漂白白度的影響見(jiàn)圖11。由圖11可知，隨著漂白溫度的升高和漂白時(shí)間的延長(zhǎng),白度等高線由密變疏,表明溫度和時(shí)間對(duì)漂后漿白度的影響由強(qiáng)變?nèi)?。在圖示時(shí)間范圍內(nèi),控制溫度不變,增加漂白時(shí)間,很難提高漂后漿白度；在相同的漂白時(shí)間下,升高溫度,漂后漿白度迅速增加,但隨著溫度的升高其對(duì)白度的影響減弱。故考慮到設(shè)備要求、生產(chǎn)效率等可適當(dāng)縮短漂白時(shí)間并升高漂白溫度。

圖11 時(shí)間與溫度對(duì)桑枝SCMP漿漂白白度的影響

2.4 桑枝SCMP漿最優(yōu)漂白工藝

圖12為MODDE軟件對(duì)桑枝SCMP漿漂白工藝的優(yōu)化和預(yù)測(cè)示意圖,一般都希望漂后漿白度值盡可能高,故選擇優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)為最大值,目標(biāo)白度是70%,結(jié)合單因素實(shí)驗(yàn)非顯著性影響因子實(shí)驗(yàn)結(jié)果可得桑枝SCMP漿的最佳漂白工藝：溫度90℃,時(shí)間104 min,H2O2用量8%,堿比0.7,Na2SiO3用量3%,MgSO4用量0.10%,漿濃15%。在該最佳工藝下進(jìn)行漂白,驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)所得紙漿白度值為71.3%,該值在預(yù)測(cè)范圍內(nèi)且接近預(yù)測(cè)值。

圖12 漂白工藝優(yōu)化和預(yù)測(cè)示意圖

3 結(jié) 論

3.1 通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)初步探討了H2O2用量、堿比、Na2SiO3用量、MgSO4用量、溫度、時(shí)間和漿濃7個(gè)因素對(duì)桑枝SCMP漿H2O2漂白工藝的影響,獲得較優(yōu)的桑枝SCMP漿漂白工藝為：H2O2用量6%,堿比0.7,Na2SiO3用量3%,MgSO4用量0.10%,溫度80℃,時(shí)間105 min,漿濃15%。

3.2 運(yùn)用MODDE軟件中Plackett-Burman實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案對(duì)H2O2用量、堿比等7個(gè)因素進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行顯著性方差分析,得出影響桑枝SCMP漿H2O2漂白的顯著因素為H2O2用量、溫度和時(shí)間。

3.3 MODDE軟件RSM設(shè)計(jì)并分析,得出該數(shù)學(xué)模型的R2值為0.991,Q2值為0.915,模型有效性和再現(xiàn)性值分別為0.743和0.989。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)學(xué)模型具有很好的一致性,且具有很好的有效性和再現(xiàn)性。

H2O2用量、溫度和時(shí)間都對(duì)紙漿白度影響顯著,其中溫度對(duì)桑枝SCMP漿H2O2漂白的影響最顯著,H2O2用量次之,時(shí)間對(duì)H2O2漂白的影響最小。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果的回歸分析可得桑枝SCMP漿H2O2漂白白度Y與各顯著影響因素X之間的預(yù)測(cè)關(guān)系式:

3.4 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)合MODDE軟件實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與優(yōu)化所得最佳漂白工藝為：溫度90℃,時(shí)間104 min,H2O2用量8%,堿比0.7,Na2SiO3用量3%,MgSO4用量0.10%,漿濃15%。最佳漂白工藝所得紙漿白度值為71.3%。

[1] Wang jian. Studyonthe new pulpingand bleaching technologyand its mechanismof cotton stalks[D]. Guangzhou: South China University of Technology, 2006.

王 鍵. 棉稈制漿漂白新工藝及其機(jī)理的研究[D]. 廣州： 華南理工大學(xué), 2006.

[2] CAO Zhen-lei. Review of the China’s Paper Industry and Market Ourlook[J]. China Pulp & Paper, 2003, 22(1): 51.

曹振雷. 中國(guó)造紙工業(yè)綜述和發(fā)展前景[J]. 中國(guó)造紙, 2003, 22(1): 51.

[3] Wu Yangyu, Kong Baoqing, Wei Lifen. A study on the technology of pulping and papermaking of mulberry stalk[J]. Journal of Northwest Institute of Light Industry, 1999, 17(2): 85.

吳養(yǎng)育, 孔寶青, 魏麗芬. 桑枝制漿造紙工藝研究[J]. 西北輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào), 1999, 17(2): 85.

[4] Hu Jianmin, Shen Kuizhong, Fang Guigan, et al. The influences of different pretreatment on the peroxide bleaching of mulberry chemimechanical pulpa[J]. Paper Science & Technology, 2009, 28(4): 16.

胡劍民, 沈葵忠, 房桂干, 等. 桑枝化機(jī)漿不同預(yù)處理?xiàng)l件對(duì)漂白性能影響的研究[J]. 造紙科學(xué)與技術(shù), 2009, 28(4): 16.

[5] TANG Jie-bin, CHEN Ke-fu, XU Jun, et al. Oxygen Delignification and Bleaching of Mulberry Branches Kraft Pulp[J]. China Pulp & Paper, 2010, 29(11): 9.

唐杰斌, 陳克復(fù), 徐 峻, 等. 桑枝硫酸鹽漿的氧脫木素及其后續(xù)漂白研究[J]. 中國(guó)造紙, 2010, 29(11): 9.

[6] ZHAO Gui-ling, WEN Feng, ZHAO Chen, et al. Optimization of Mmulberry Stalk SCMP Process Using Response Surface Methodology[J]. China Pulp & Paper, 2014, 33(7): 26.

趙桂玲, 文 鳳, 趙 晨, 等. 響應(yīng)面分析法優(yōu)化桑枝SCMP制漿工藝[J]. 中國(guó)造紙, 2014, 33(7): 26.

[7] Zhao Guiling. Study on pulping technology and papermaking performance of mulberry stalk SCMP[D]. Nanning: Guangxi University, 2014.

趙桂玲. 桑枝SCMP制漿工藝以及抄紙性能研究[D]. 南寧： 廣西大學(xué), 2014.

[8] Gierer J. Basic Principles of bleaching. Part 1: Cationic and radical processes[J]. Holzforschung, 1990, 44(5): 387.

[9] G Strunk W. Factors affecting hydrogen peroxide bleaching for high-brightness TMP[J]. Pulp & Paper, 1980, 54(6): 156.

[10] Shen kuizhong, Deng Yongjun, Li Ping, et al. Peroxide bleaching properties of CTMP from Acacia mangium[J]. China Pulp & Paper Industry, 2001, 22(11): 18.

沈葵忠, 鄧擁軍, 李 萍, 等. 馬占相思CTMP過(guò)氧化氫漂白性能研究[J]. 中華紙業(yè), 2001, 22(11): 18.

[11] Liang Fangmin. Pulping technology and bleaching mechanism of neosinocalamus affins chemimechanical pulps[D]. Beijing: Chinese Academy of Forestry Sciences, 2011.

梁芳敏. 慈竹化機(jī)漿工藝技術(shù)及漂白機(jī)理的研究[D]. 北京： 中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院, 2011.

[12] SHEN Kui-zhong, FANG Gui-gan, CHU Fu-xiang, et al. Roles of Magnesium Sulfate, DTPA and Silicate in Hydrogen Peroxide Bleaching of Chemimechanical Pulps[J]. China Pulp & Paper, 2008, 27(7): 6.

沈葵忠, 房桂干, 儲(chǔ)富祥, 等. 機(jī)械漿H2O2漂白中MgSO4、DTPA和Na2SiO3的作用[J]. 中國(guó)造紙, 2008, 27(7): 6.

[13] Muralidhar R V, Chirumamila R R, Marchant R, et al. A response surface approach for the comparison of lipase production by Candida cylindracea using two different carbon sources[J]. Biochemical Engineering Journal, 2001, 9(1): 17.

[14] Li Zhihua. Optimization of fermentation medium of strainCorynebacteriumglutamicumCN1021based on Plackett-Burman and response surface method[J]. China Brewing, 2014, 33(2):23.

李志華. 基于PB試驗(yàn)和響應(yīng)面分析法對(duì)谷氨酸棒桿菌CN1021發(fā)酵培養(yǎng)基優(yōu)化[J]. 中國(guó)釀造, 2014, 33(2): 23.

[15] Li Bingyun, Zhan Huaiyu, Liang Chen, et al. Analysis on hydrogen peroxide bleaching of bambusa chung II SCMP by MODDE[J]. China Pulp & Paper Industry, 2009, 30(16): 39.

李兵云, 詹懷宇, 梁 辰, 等. 粉丹竹SCMP高濃過(guò)氧化氫漂白結(jié)果MODDE軟件分析[J]. 中華紙業(yè), 2009,30(16): 39.

[16] Eriksson L, Johansson E, Kettaneh-Wold N, et al. Design of experiments, principles and applications[M]. Stockholm: Umetrics Academy, 2000.

[17] GUO San-chuan, ZHAN Huai-yu, Jiri Basta, et al. Study on Kraft Pulping of Eucalyptus by Using MODDE Statistical Software[J]. China Pulp & Paper, 2007, 26(4): 8.

(責(zé)任編輯：馬 忻)

Optimization of Mulberry Stalk SCMP Hydrogen Peroxide Bleaching Process

HU Ling-yu CUI Fu-lin WANG Huan LIANG Xiao-lian QIN Rui ZHANG Xia-ming LUO Lian-xin*

(LightIndustryandFoodEngineeringInstitute,GuangxiUniversity,Nanning,GuangxiZhuangAutonomousRegion, 530004)

This paper investigated the effect of seven factors (bleaching agent, alkali dosage, bleaching temperature, etc) on mulberry stalk SCMP hydrogen peroxide bleaching through single factor experiment, and evaluated the significances of these seven factors with Plackett-Burman in MODDE. The most significant factors obtained were reaction temperature, time and the amount of hydrogen peroxide. The three main factors and their respective four levels were carried out. The experiment designed and analyzed based on by RSM in MODDE. Finally the optimal bleaching process was obtained as follows: reaction temperature 90℃, reaction time 104 min, pulp consistancy 15%, the alkali ratio and the dosages of H2O2, Na2SiO3, MgSO4were 0.7, 8%, 0.3% and 0.10%, respectively.

mulberry stalk SCMP； hydrogen peroxide bleaching； MODDE

胡玲玉女士,在讀碩士研究生；主要研究方向：清潔化制漿造紙新技術(shù)與污染控制。

(廣西大學(xué)輕工與食品工程學(xué)院,廣西南寧,530004)

TS745

A

10.11980/j.issn.0254- 508X.2016.01.004

2015- 09- 06(修改稿)

廣西大學(xué)“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目”資助項(xiàng)目。

*通信作者：駱蓮新女士，E-mail:lxluo919@hotmail.com。