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1、 制浆造纸原理与工程前 言制浆原理与工程 制浆造纸原理与工程植物纤维的主要化学成分植物纤维的主要化学成分 植物纤维植物纤维(以木材为主以木材为主)炭水化合物炭水化合物萜烯萜烯树脂酸树脂酸脂肪酸脂肪酸非皂化物非皂化物葡萄糖葡萄糖苯丙烷苯丙烷C6-C3 葡萄糖葡萄糖甘露糖甘露糖半乳糖半乳糖木糖木糖阿拉伯糖阿拉伯糖木素木素纤维素纤维素半纤维素半纤维素抽提物抽提物 制浆造纸原理与工程 制浆造纸原理与工程几种纤维素的概念几种纤维素的概念综纤维综纤维素：素：素：素： 植物植物植物植物纤维纤维被脱除木素后被脱除木素后被脱除木素后被脱除木素后纤维纤维素和半素和半素和半素和半纤维纤维素的素的素的素的总总称。称。
2、称。称。 纤维纤维素素素素: : 长链长链的，由的，由的，由的，由单单一的葡萄糖构成的高分子聚合物。一的葡萄糖构成的高分子聚合物。一的葡萄糖构成的高分子聚合物。一的葡萄糖构成的高分子聚合物。半半半半纤维纤维素：素：素：素： 由由由由5 5种不同的糖种不同的糖种不同的糖种不同的糖类类构成的短构成的短构成的短构成的短链链聚合，比聚合，比聚合，比聚合，比纤维纤维素易降素易降素易降素易降解物。解物。解物。解物。 半半半半纤维纤维素素素素= = 纤维纤维素素素素+纤维纤维素素素素 纤维纤维素：聚合度素：聚合度素：聚合度素：聚合度为为 15 159090 纤维纤维素：聚合度低于素：聚合度低于素：聚合度低于
3、素：聚合度低于1515 制浆造纸原理与工程抽提物抽提物特性：特性：特性：特性： 植物中除综纤维素和木素外的物质，大多数溶于植物中除综纤维素和木素外的物质，大多数溶于植物中除综纤维素和木素外的物质，大多数溶于植物中除综纤维素和木素外的物质，大多数溶于水和有机溶剂中水和有机溶剂中水和有机溶剂中水和有机溶剂中构成构成构成构成: : 无机盐，糖类，植物碱，单宁，色素，淀粉，萜无机盐，糖类，植物碱，单宁，色素，淀粉，萜无机盐，糖类，植物碱，单宁，色素，淀粉，萜无机盐，糖类，植物碱，单宁，色素，淀粉，萜烯，树脂酸，脂肪酸，非皂化物等。烯，树脂酸，脂肪酸，非皂化物等。烯，树脂酸，脂肪酸，非皂化物等。烯，树脂
4、酸，脂肪酸，非皂化物等。含量：含量：含量：含量： 通常树木中的含量较低。个别植物中含量较高。通常树木中的含量较低。个别植物中含量较高。通常树木中的含量较低。个别植物中含量较高。通常树木中的含量较低。个别植物中含量较高。水抽提物：水抽提物：水抽提物：水抽提物：有机溶剂：有机溶剂：有机溶剂：有机溶剂：有机溶剂抽提物：有机溶剂抽提物：有机溶剂抽提物：有机溶剂抽提物： 制浆造纸原理与工程木材组分化学分析木材组分化学分析 制浆造纸原理与工程木材成分分析表示图木材成分分析表示图 制浆造纸原理与工程植物纤维中的各种组分纤维素，半纤维素，木植物纤维中的各种组分纤维素，半纤维素，木素，灰分的不同，会影响造纸价值
5、，工艺，综素，灰分的不同，会影响造纸价值，工艺，综合利用。合利用。纤维素：纤维素：木素：木素： 含量；针叶树含量；针叶树阔叶树阔叶树禾本植物禾本植物半纤维素：半纤维素：抽提物：抽提物：灰分：灰分：常用造纸植物纤维原料的比较常用造纸植物纤维原料的比较 制浆造纸原理与工程植物的宏观构造植物的宏观构造树木的分类：树木的分类：属于种子植物；裸子植物针叶树，被子属于种子植物；裸子植物针叶树，被子植物阔叶树植物阔叶树组成：组成：由伸长的细胞构成。由伸长的细胞构成。沿树干纵向陈列。沿树干纵向陈列。细胞间经过纹孔的通道衔接。细胞间经过纹孔的通道衔接。细胞的功能：细胞的功能： 保证植物必要的机械强度，液体传输，
6、养保证植物必要的机械强度，液体传输，养料储存。料储存。 制浆造纸原理与工程 制浆造纸原理与工程 制浆造纸原理与工程latewoodearlywood 制浆造纸原理与工程Here is another scanning electron micrograph of a wood which shows the abrupt transition zone from earlywood to latewood. This is Douglas-fir.Red pine is another species that illustrates the abrupt change of the tran
7、sition zone. The two large holes on the cross section are resin canals. 制浆造纸原理与工程针叶材和阔叶材横切面的显微镜针叶材和阔叶材横切面的显微镜图图Softwood (20X)cross sectionHardwood (20X)cross section 制浆造纸原理与工程细胞的类型细胞的类型按外形可分为；按外形可分为；锐端细胞：细长，两端较狭的细胞。锐端细胞：细长，两端较狭的细胞。薄壁细胞：长方形或圆形的短细胞。薄壁细胞：长方形或圆形的短细胞。按功能可分为；输导细胞，支持细胞和贮藏细胞按功能可分为；输导细胞，支持细胞
8、和贮藏细胞三类。三类。 输导细胞和支持细胞是空腔中充溢水和空气的死输导细胞和支持细胞是空腔中充溢水和空气的死细胞。细胞。针叶材中；管胞起着支持和输导的作用。针叶材中；管胞起着支持和输导的作用。阔叶材中；输导细胞是导管分子，支持细胞由纤阔叶材中；输导细胞是导管分子，支持细胞由纤维组成。维组成。 制浆造纸原理与工程针叶树的生物构造，细胞类型，含量及形状针叶材的细胞；管胞绝针叶材的细胞；管胞绝大多数，少数的细胞组大多数，少数的细胞组成。成。管胞：管胞：木薄壁组织木射线：木薄壁组织木射线：树脂道：树脂道： 制浆造纸原理与工程树脂道树脂道 制浆造纸原理与工程针叶材于阔叶材组织构造比较 制浆造纸原理与工程
9、l l植物细胞特征植物细胞特征: :具有细胞壁具有细胞壁. .l l细胞壁细胞壁: :在细胞的最外层在细胞的最外层, ,使使之具有一定的外形。之具有一定的外形。l l组成：胞间层组成：胞间层+ +初生壁初生壁+ +次生次生壁壁l l细胞壁上还有纹孔，胞间联细胞壁上还有纹孔，胞间联丝等：细胞间水分及物质的丝等：细胞间水分及物质的输导联通。输导联通。l l 植物细胞的构造植物细胞的构造 制浆造纸原理与工程l l胞间层胞间层胞间层胞间层, ,中间层中间层中间层中间层MLML: :l l初生壁初生壁初生壁初生壁P P：l l次生壁次生壁次生壁次生壁S S：l lS1S1l lS2S2l lS3S3l
10、l瘤层瘤层瘤层瘤层WW 制浆造纸原理与工程 制浆造纸原理与工程 1 1 Primary cell Primary cell wallwall S1 S1 SecondarSecondary cell wally cell wall S2 S2 SecondarSecondary cell wally cell wall S3 S3 SecondarSecondary cell wally cell wall ThicknessThickness 0.1 thick0.1 thick 0.1 thick0.1 thick 0.6 thick0.6 thick 0.1 thick0.1 thick
11、 microfibril microfibril angle angle orientationorientation open open network of network of microfibrilsmicrofibrils 50-70 50-70 microfibril microfibril angleangle 10-30 10-30 microfibril microfibril angleangle 60-90 60-90 microfibril microfibril angleangle 制浆造纸原理与工程 制浆造纸原理与工程 制浆造纸原理与工程 制浆造纸原理与工程l l
12、水在树木中的输导是靠相邻细胞此水在树木中的输导是靠相邻细胞此生壁上凹入的纹孔进展。生壁上凹入的纹孔进展。l l相邻细胞腔间水的传输；经过初生相邻细胞腔间水的传输；经过初生壁和细胞间层的纹孔膜进展。壁和细胞间层的纹孔膜进展。l l具缘纹孔对：具缘纹孔对：l l半具缘纹孔对：半具缘纹孔对：l l单纹孔对：单纹孔对：缘纹孔塞纹孔膜纹孔室纹孔纹孔 制浆造纸原理与工程Here are two bordered pits which wereobserved with a scanning electron microscope.More detail of the structure can by se
13、en in thispicture. The two pits form a pit pair which is cutopen so that we can see the inside or pitchamber. Portions of three longitudinal tracheidlumens (dark areas) can be seen here.Here is another structural view of a softwood bordered pit pair. Two tracheids are connected by the pit pair. The
14、over-arching pit borders are separated by a central pit mem-brane which bisects the pit chamber. 制浆造纸原理与工程制浆制浆Pulping：利用化学方法、或机械方法、或化学与机械相：利用化学方法、或机械方法、或化学与机械相结合的方法，使植物纤维原料中的纤维离解，成为本性纸浆未结合的方法，使植物纤维原料中的纤维离解，成为本性纸浆未漂浆或漂白纸浆的消费过程。漂浆或漂白纸浆的消费过程。制浆的根本过程：制浆的根本过程： 磨浆磨浆原料采贮原料采贮 备料备料 蒸煮蒸煮 洗涤洗涤 挑选挑选 漂白漂白 送送造纸车间
15、造纸车间 抄纸或浆板抄纸或浆板 浸渍浸渍 磨浆磨浆 ( 废纸制浆废纸制浆) 制浆根本过程 制浆造纸原理与工程 制浆方法分类制浆方法分类一、化学法一、化学法 碱法：硫酸盐法、烧碱法苛性钠法、碱法：硫酸盐法、烧碱法苛性钠法、预水解预水解 碱法、石灰法碱法、石灰法 亚硫酸盐法：酸性亚硫酸氢盐法、亚硫酸亚硫酸盐法：酸性亚硫酸氢盐法、亚硫酸氢盐法、微酸性亚硫氢盐法、微酸性亚硫 酸盐法、中性亚硫酸盐法、中性亚硫酸盐法、碱性亚硫酸盐法酸盐法、碱性亚硫酸盐法二二.、机械法、机械法 磨石磨木法磨石磨木法SGW木片磨木法木片磨木法TMP、RMP 制浆造纸原理与工程三、化学三、化学三、化学三、化学 - - 机械法机
16、械法机械法机械法 化学热磨法化学热磨法化学热磨法化学热磨法CTMPCTMP、化学机械、化学机械、化学机械、化学机械CMPCMP、磺、磺、磺、磺化化学机械法化化学机械法化化学机械法化化学机械法SCMPSCMP、碱性过氧化氢化学机械、碱性过氧化氢化学机械、碱性过氧化氢化学机械、碱性过氧化氢化学机械法法法法APMPAPMP、半化学法、半化学法、半化学法、半化学法SCPSCP等等等等四、溶剂法四、溶剂法四、溶剂法四、溶剂法 有机溶剂：甲醇、乙醇、乙酸乙酯等，有机溶剂：甲醇、乙醇、乙酸乙酯等，有机溶剂：甲醇、乙醇、乙酸乙酯等，有机溶剂：甲醇、乙醇、乙酸乙酯等，五五五五. .、废纸制浆、废纸制浆、废纸制浆、废纸制浆
