全 文 ：沁 . 4 西沁轻工业学院学报D e c . 1 9 9 1
5 4 J O U R N A O F LNO R T H W E S T I NS T I T U T E O F LIG H T ID N U S T R YV
o l
。
9
酉昆及氢化酉昆类化合物对麦草
蒸煮的作用及其数学模型
田红光 王保和 张天成 孔宝背 曹述文
(造纸工程系 )
摘 要
本文研究了蕙醒 ( AQ 、及其衍生物以及氢化蕙醒对麦草烧碱法蒸煮的作用 ,用微
型计算机处理蒸煮结果 , 得到 7 个关于添加剂用量与蒸煮效果关系的数学模型 ,并对
蒸煮过程进行 了分析 。 研究结果表明 , 氢化蕙醒是比较适合麦草制浆的蒸煮添加剂 。
关键词 : 葱砚 氮化葱酸 麦草蒸煮 数学模型
本文研究工作主要是对 A Q及其衍生物对麦草蒸煮的作用进行对比 , 以选 出可代替A Q的
可溶性 A Q衍生物 , 建立A Q及其衍生物对麦草蒸煮作用的数学模型 , 为实现麦草蒸煮计算机
控制提供理论依据 , 并对氢化蕙醒对麦草蒸煮的作用做初步研究 。
1 实验部分
( 1 )原料 麦草取自咸阳造纸厂 , 原料分析按国家标准进行 , 结果见表 1 。
表 1 咸阳麦草原料化学成份
水份 灰份 多戊糖 K l as o n 木素 苯醇抽出物
(多 ) (拓) (男 ) (拓 ) (书 )
9
.
4 8 8
.
6 3 2 1
.
9 8 1 8
.
5 9 3
.
5 9
( 2 )蒸煮助剂 ①葱醒 ( A Q ) ; ②葱醒一 1 一磺酸钠 ( A Q一 1 一5 0 。 N a) ; ③蕙醒一 2一
磺酸钠 ( A Q一 2 一5 0 3 N a) , ④葱醒一 2 , 6 一二磺酸钠 ( A Q一 2 5 0 3 N a) ; ⑤ 1 , 4一二经
基葱醒 ( i , 4 一 2 o H一A Q ) , ⑥ i , s 一二经基蕙醒 ( i , s 一 2 o H一 A Q ) ; ⑦二氢化 蕙
醒 ( D H A ) 。
( 3 )蒸煮及分析 蒸煮采用电热甘油浴八罐回转式蒸煮器 , 每罐容积 1 升 , 装 1 0 克绝
干麦草 , 预浸及蒸煮初温为 90 ℃ 。 蒸煮到规定时间取出 , 水冷却后挤出黑液测定残碱 , 洗涤
纸浆 , 挤干 , 贮存于广口瓶中 , 平衡水分后测定渣率 、 硬度等。
( 4 )筛浆 用 z Q s 6 型筛浆机 , 缝宽 0 . 15 毫米 长缝筛板筛浆 。
2 结果及分析
2
.
1 A Q及其衍生物对麦草蒸煮作用效果的比较
用 A Q及其它 5 种衍生物作为添加剂 , 用量分别取 0 . 1%和 0 . 05 % ( 对绝干麦草 ) , 用碱
收稿 日期 : 199 1一 0 5一 0 6
第 4 期 破及氢化酸类化合物对麦草蒸煮的作用及其数学模型
量 n %( N a 0H 计 ) , 液比 1 : 6 , 最高温度 150 ℃ , 保温时间 30 分钟 , 蒸煮结果见表 2 、表 3 。
表 2 不 同添加剂对蒸煮的作用效果
助剂名称 粗浆得率 筛渣率 细浆得率 浆 K M n O `值 黑 液残碱
(拓 ) (拓 ) (拓) ( g / L )
空白 5 0 . 6 9 6 . 4 3 4 4 . 2 6 1 5 . 2 2 . 90
A Q 4 9
.
0 5 1
.
9 2 4 7
.
1 3 1 2
.
2 3 1 3
A Q一 2 S 0 3 N a 5() 6 5 5 . 8 , 4
.
7 8 16
.
3 2
.
7 3
A Q一 2 一 S 0 3 N a 5 0 . 10 3 . 7 6 46 . 3 4 15 . 2 2 . 8 5
A Q一 1 一 S O 3 N a 5 0 . 6 8 7 . 1 5 4 3 . 5 3 13 . 8 2 . 7 8
1
.
8 一 2 O H一 A Q 5 1 . 0 7 7 . 4 9 4 3 . 5 8 16 . 5 2 . 4
土 , 4 一 2 O H 一 A Q 50 . 36 5 . 8 6 4 4 . 50 14 . 2 2 . 6 6
注 : 添加剂用量均为0 . 1拓(对绝千麦草 )
表 3 不 同添加剂对蒸煮的作用效果
助剂各称 粗浆得率
(拓 )
筛渣率
(多 )
细浆得率
(拓 )
浆K M n o 。值 黑浓残碱
( g / L )
拐2548132,翻nJ的c内乙1ù空白
A Q
A Q一 2 S O 3 N a
A Q 一 2 一 5 0 , N a
A Q一 1 一 S 0 3 N a
1
.
8 一 2 O H 一 A Q
1
,
4 一 2 O H 一 A Q
4 9
.
6 8
迄8 . 3 6
5 2
.
0 2
4 9
.
9 2
5 0
.
9 7
54
.
0 2
5 2
.
12
17 12
14
.
3
14
.
6
12
,
8
1 3
.
9
16
.
5
1 5
.
9
83961247.41..35.48537192“60.76.75.5.
注 : 添加剂用 量均为 0 . 0 5拓(对绝干麦草 )
可以看出 , 不加助剂时纸浆得率较低 , 渣率和纸浆硬度较高 ; 对于所选的 6 种助剂和 2
种助剂用量条件 , 蒸煮所得粗浆得率一般在 48 % 一 54 %之间 , 细浆得率在 4 1 . 8%一 4 8 . 4%之
间 , 渣率为 2 % 一 8 % , 纸浆硬度为 12 ~ 18 高锰酸钾值 , 这 4 者的变化范围均为 6 % 。 这说
明 , 不 同助剂的作用效果是不同的 。 A Q及两种蕙醒单磺酸盐的作用效果比较 好 , 所得 纸浆
的硬度较低 , 细浆得率较高 , 渣率较低 。 使用蕙醒单磺酸盐时的粗浆得率 、 细浆得率又均高
于 A Q的结果 , 两种蕙醒单磺酸盐的作用效果相 似 。 用其他 A Q衍生物时虽然纸浆得率均有不同
程度的提 高 , 但纸浆的硬度也较高 , 它们对蒸煮的促进作用远不女队 Q 及其单磺酸盐的好 。
因此可以说 , 虽然这 6 种 A Q 类助剂对于麦草 制 浆 是有 促进作用的 , 对于纤维素有保护作
用 , 但它们促进脱木素和保护纤维素作用的差别较大 。
2
.
2 助剂用量 与蒸煮效果
从上面的结果出发 , 我们选择A Q和一种蕙醒单磺酸钠 ( 如 A Q一 1 一 5 0 3 N a ) 做进一步
的研究 , 并用计算机建立助剂与蒸煮效果关系的数学模型 。
2
.
2
.
1 A Q用量与纸浆硬度
取 A Q用量分别 为 0 . 01 % 、 0 . 05 % 、 0 . 1%和 1 % (均为对绝干麦草 ) , N a O H 用量 n %和
1 2
.
5%两种条件 , 液比 1 , 6 , 最高温度 1 5 5℃ , 保温 20 分钟 。 用 计 算机对蒸煮结果进行处
理 , 分别得出A Q用量与纸浆硬度的关系式 ,
西北轻工业学院学报 第 9春
Na 0 H 用量 n %时 , 关系式为:
K 二 1 /〔 0 . 0 6 8 6 8 + 2 。 5 7 x 1 0一 In ( A )〕 ( 1 )
相关系数 R = 0 . 9 1 5 4 , ( A ) = 0 . 0 1% ~ i %
式中 : K为纸浆硬度 ( K M n o `值 ) (下同 ) , ( A )为助剂添加量 ( s八 0 0 9麦草 ) (下同 ) 。
用该方程做图如图 1 。
用碱量为 1 2 . 5%时 , 关系式为 :
K 二 〔1 1 。 6 2 7 5侧 ( A ) 一 0 。 0 4 9 1 5 In ( A )〕 /侧 ( A )
R = 0
.
9 9 9 2
,
( A ) = 0
。
0 1% ~ 1 %
用该方程做图如图 2 。
( 2 )
南口门用协砖多
伏拍跪 .二什捧秦 , 。
抽以脚用娜拐理测憋 , .竹每福 ’ .抓豁璐
“ ` .3 磷亚袱 一 ”
图 1 A Q用量与纸浆硬度 的关系
一 一 “ 阅业加 一
图 2 A Q用量与纸 浆硬度的关 系
2
.
2
.
2 A Q一 1 一 S o 3N a用量与蒸煮效果
取 A Q一 1 一5 0 3N a 用量分别为 0 . 05 % 、 0 . 1% 、 。 . 3% 、 0 . 7% 、 1 % ( 均 对绝千麦草 ) ,
N a o H用量 n % , 液比 1 : 6 , 最高温度为 1 5 ℃ , 保温 20 分钟 。 用计算机处理蒸煮结果 ,
分别得出助剂用量 与纸浆硬度及纸浆细浆得率的关系式。
A Q一 1 一 5 0 3 N a 用量与纸浆硬度的关系为 :
K 二 1 。 9 7 0 7 ( A ) 2 一 4 。 5 6 3 9 5 ( A ) + 1 6 。 8 4 7 5 ( 8 )
R = 0
.
9 6 9 2
,
( A ) “ 0 ~ 1 %
用该方程做图如图 3 。
当 A Q一 1 一 5 0 3 N a用量为。 . 1% ~ 1 %范围时 , 得到方程为 :
K = 一 7 。 8 6 3 8 ( A ) ’ + 2 0 。 1 9 1 8 ( A ) , 一 1 7 . 6 0 4 4 ( A ) + 1 9 。 5 8 6 4 ( 4 )
R = 1
。
0 0 0 0
,
( A ) = 0
.
1% ~ 1 %
该方程所得曲线与试验点完全重合 ( 图 4 ) 。
沐巴 裁缪;护什开名 . . ,犷补羞落氛.
八白刁 . 名如目啥 `肠) 人奋二
图 3 A Q一 1 一 SO 3N a 用童与纸浆硬度关 系 图 4 人Q一 1 一 S 0 3 N a 用量与纸浆硬度关 承
第4 期 酸及氮化酸类化合物对麦草蒸煮的作用及其数学模型
A Q一 1 一5 0 3 N a用量 与纸浆细浆得率关系为 :
Y = 3 2
.
1 0 0 4 ( A )
3 一 3 8 。 21 9 9( A ) 2+ 1 2。 0 6 1 3 ( A ) + 4 2。 0 25 4 ( 5 )
R = 0
.
8979 , ( A ) = 0 ~ 1 %
式中Y为纸浆细浆得率 ( 克 / 1 0 0克绝干麦草 ) ( 下同 ) 。
用该数学模型做图如图 5 。
在添加亚钠的碱法蒸煮中 , A Q一 1一 5 0 3 N a用量与蒸煮效果的关系规律性更强 。 A Q一
1 一 5 0 3N a用量与纸浆硬度的关系的模型为 :
K = 3 4
.
2 4 5 7 ( A )
3 一 4 4 。 9 2 6 4 ( A ) 2 + 7 。 1 3 9 7 ( A ) + 1 4 。 1 4 1 1 ( 6 )
R = 1
.
0 0 0 0 , (入 ) = 0 . 0 5% ~ i %
用该方程所做 曲线图如图 6 。
梦扩影氮
图 5 A Q一 1 一 S 0 3 N a 用量与纸
浆得率 关 系
此时 , A Q一 1 一 5 0 3 N a用量与纸浆细浆
得率的关系式为 :
Y = 一 1 。 9 6 8 1 ( A Z ) + 8 。 4 2 17 ( A ) + 3 9 。 4 17 2
( 7 )
N a 0 H 用量 : n % ( 讨绝干麦草 ),
N a
: 5 0 , 用量 : 3 % ( 时绝干麦草 )
夜比 1 : 6 , 最高温度 : 1 5 5 oC ,
保温时间 : 20 分钟
图 6 A Q一 1 一 S O 3N a 用量与
纸 浆硬度关 系
司卜卜勤调脚内
图 7 A Q一 1 一 S 0 3 N a 用量与
纸浆得率关 系 (蒸煮条件同图 6 )
R = 1
.
0 0 0 0 , ( A ) = 0
。
0 5% ~ 1 %
该数学模型的 曲线图见图 7 。
对于上述 7 个数学模型 , 它们的相关系数除模型
( 1 )为 0 . 9 15 4外 , 其他都在 0 . 9 7一 i 之间 , 相关性是
比较高的 , 它们的 曲线图上 , 计算点与试验点基本重
合 , 或者完全重合 , 曲线的变化规律比较符合实际情
况 。 因此 , 可以说这些数学模型是可靠的 、 合理的 ,
完全可以用于计算机控制过程 。 另外 , 从这些数学模
型的试验条件变化可知 , 蒸煮条件不同 , 两个相同因
素之间的关系发生了变化 , 则所得数学模型不同 , 甚至方程类型也不同 。
从这些数学模型 , 可以比较方便地分析助剂对蒸煮的影响 。 从模型 ( 1 )和 ( 2 )及对应的
图 1 、 图 2 可知 ,纸浆的硬度随 A Q用量的增加而减小 。 在 A Q用量小于。 . 1%时 , A Q用量的变
化对 K值影响较大 , 而大于。 . 1%后 , 影响则较小 。 如 A Q用量从。 . 0 1%增加到。 . 1%时 , K值
西北轻工业学院学报 第9 卷
降低了 1. 6 6 , 而A Q用量从 0 . 1%增加到 1 % , K值才下降了 1 . 37 。 另外比较图 1 和图 2 可以
看出 , 碱用量增加时 , 在 A Q用量 0 . 1% 以前 , 曲 线变得更加陡直 , 说明随着碱用量增加 ,
A Q的用量是可以减少的 。 由此看来 , 过去认为麦草蒸煮时 A Q用量 0 . 05 %为最佳值的结论是
和用碱量较高有关系的 。 所以我们认为 , 麦草原料 蒸煮 时 A Q 的最佳用量应该是 。 . 05 % ~
0
.
1%
, 具体选择数据应该考虑用碱量 因素 。
使用蕙酮磺酸钠为蒸煮助剂时 , 纸浆的硬度也随助剂用量的增加而降低 , 纸浆细浆得率
则随助剂用量的增加而提高。 但是 , 用葱醒 磺酸 钠时 , 图 3 ~ 5 和图 7 都没有象 A Q那样出
现明显的转折点 , 在整个 。 ~ 1 %用量范围内 , 纸浆硬度和得率的变化都比较均匀 , 也就是
说不论对于促进脱木素还是保护纤维素 , 蕙醒磺酸钠的用量都是越多越好 。 使用蕙醒磺酸钠
并添加 3 %的N a : 5 0 3对麦草进行蒸煮时 , 从模型 ( 6) 和 ( 7) 可知 , 纸浆的硬度大大降低了 ,
而细浆得率仍保持较高水平 。 如助剂用量为 0 . 5%时 , 纸浆硬度为 1 0 . 7 6K值 , 远远低于不加
N a : 5 0 3的情况 ( K = 1 5 . 0 ) , 细浆得率为 4 3%以上 。 所以很可能 N a : 5 0 , 与A Q一 i 一 s o 3 N a对
麦草蒸煮有协同作用 。
2
。
3 氢化蕙醒对麦草蒸煮的影响
目前世界上所用的氢化蕙醒 蒸 煮 添加 剂主要是四氢化蕙醒 ( D D A ) , 一般以溶液状存
在 , 在我国尚无此工业产品 。 我们用二氢化蕙醒 ( D H A ) 代替 D D A ,先做一些初步地探讨 ,
以考查其对麦草蒸煮的作用情况 。 D H A与 D D A 的化学结构相似 , 都是酚式结构物质 , D H A
也是以溶液状态存在 。 我们用 A Q 、 A Q一 1一 5 0 , N a 、 D H A 、 D H A一 5 0 3N a做了比较研究 ,
结果见表 4 。
表 4 用酿类及氮化蕙酿类助剂时的蒸煮效果对比
试验编号 助剂类型 助剂
用量
(拓 )
N a O H
用量
(男 )
N a 2 5 0 5
用量
(拓)
保温
时间
(m l n )
租浆得率 细浆得率
(多 ) (多 )
纸浆
K M n o -
值
黑 浪
残碱
( g / L )
43乃502187.2,...42
…4丹`,占`且弓U,自
12803956“74.174.1.u.2.7;,亡J4` se.nl,自6,.。幼.匀蟋拟68,`sqù75.卜电ū,价占04tjn,
.
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001
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.0.
5 一 4
8 一 1
5 一 2
7 一 3
6 一 3
8 一 5
9 一 3
4 一 6
5 一 6
8 一 4
8 一 6
无
无
A Q
人 Q
A Q
A Q一 S
A Q一 S
D H A一 S
D H A一 S
D H人
D H人一 S
0
.
1
0
.
0 5
注 : ①其他蒸煮条件为液比 1 : 6 , 最高温度 15 ℃ ;
②表中 “ 一 S’ , 代表 “ 一 5 0 , N al, ;
③ K M n O `测定时 . 先将称好的粗浆 (未筛 )经电动打散器打散后测定 ;
④ D H人类助剂有两种使用方法 , 4 一 5号和 5 一 6 号为第一种方法 , 8 一 4 号和 8 一 已号为第二种方法 .
第 4期 晚及氮化酸类化合物对 麦草蒸煮的作用及其数学模型
由表 4可见 , 氢化蕙醒对 纤 维 素 有较强的保护作用 , 所得纸浆细 浆 得 率 较高 , 均在
` 6 . 6%以上 。 氢化蕙醒对脱木素的作用效果与使用方法有关 , 第 4 一 6 号和 6 一 6 号纸浆的
硬度比不用助剂的还高 , 而 8 一 4 号和 8 一 6 号的结果与使用 A Q时差不多。
氢化葱醒的这种保护纤维素同时又促进脱木素的作用是比较容易理解的 。 因为氢化蕙醒
参与蒸煮过程 , 与 A Q 有非常相似的氧化还原循环过程 , 作用机理相似 , 所以 , 它们催化脱
木素的作用相似 。 但由于氢化蕙醒是还原性物质 ( D D A氧化还原电势是 一 0 . 1 3v ) , 它的循
环起点与 A Q的不同 。 蒸煮过程中氢化蕙醒一开始 便 可催化木素反应使之降解 , 自身变成醒
型物质 , 再与纤维素反应使之稳定 。 这种刚刚生成的醒型物 ( 或中间物 ) 的反应活性应该大
于外加 A Q 并能够更好地保护纤维素少受破坏 。
综上所述 , 二氢化蕙醒对于麦草蒸煮脱木素有接近 AQ 的催化作用 , 而对保护纤维素、
提高纸浆得率的效果远优于 A Q 及其衍生物 , 更适用于易脱木素的草类原料的蒸煮过程 。
3 结论
( 1 )所用的 6 种蕙 醒 类 化 合物 , 对于麦草烧碱法蒸煮都有促进作用 , 都可以保护纤维
素、 提高得率。 但是它们的作用效果差别很大 , 只有 A Q和蕙醒单磺酸钠的效果较好 。
( 2 )本文建立了 7 个关于 A Q ( 或 A Q 一 5 0 3 N a ) 用量与纸浆硬度及细浆得率的关系的数
学模型 , 这些模型是可靠 、 合理的 。
( 3 )对于麦草烧碱法蒸煮过程 , A Q的最佳用量为 0 . 05 % ~ 。 . 1% ( 对绝干麦草 ) 。 选择
具体数据时 , 应该考虑用碱 量 因 素 。 蕙醒 单磺 酸钠的用量 , 在 。 ~ l %范围内则是越多越
好 。 同时用蕙醒磺酸钠和 N a Z s O , 作助剂 , 可使烧碱法麦草浆硬度低而得率高。
( 4 )对于麦草烧碱法蒸煮 , 二氢化蕙醒与 A Q 对脱木素的作用相近 , 其对保护纤维素、
提高得率的效果要比 A Q好得多 , 所以更适用于麦草原料蒸煮过程 。
参考文献
[ 1 ] T
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1 1 0 J O R UN A L O F N O RTH W ES T I N S T IT T E O U PL I GH T I N D US T RY Vo i
。 9
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K o n g B a o q i n C a o S h u w e n
A B S T R A C T
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e f f e ct s o f a n t h r a职i n o en ( A Q ) a n d i t s d e r i v a t i ve s , a s w e l l a s 由 b了d r o -
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9
西业轻工业学院学报 D e c . l g口1
JO U R N A L O户 N O R T H W E S T 州 S T厅 U T E O F U G妇 T IN D U份r 皿Y 1 1 1
x y a n t h r a ce n e ( D H A ) o n t h e s o d a e o o k i n g o f w h e a t s t r a w h a v e b e e n s t u d ie d
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v e n m a t h e m a t i e a l m
o d e l s t o e o r r e l a t e t h e P u l P i n g r e s P o n s e s w i t五
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e e n d e v e l o Pe d w i t h a m i e r o e o m P u t e r
。
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五y d r o x y a n t h r a ce n e 15 a s u i t a b l e a d d i t i ve a v a i l a b l e t o bo u s e d i n
e o o k i n g
。
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t h e Wil e a t S t r a W
K e y w o r d s : 卯i n o en id h y d r o X y a n t h r a e e en ( D H A ) , w he a t s t r a w c o o k i n g , m a t加 -
m a t i Ca l m o d e l s
W H E A T S T R A W H MD A S O LV E N T P U L P I N G
Q u W
e i d o n g H O u S h i z h e n g A n Y u q i n
A B S T R A C T
I n t h i s p a拌 r d e t e r m i n a t i o n o f B j6 r k m a n l i g i n s w a s e m p l o y e d t o f o l l o w t h e
de l i g n i f i e
a t i o n P r o e e s s i n h e x a m e t h y l e n e d i a m i n e ( H MD A ) s o l v e n t P u l P i n g
.
C h a n g
-
i n g o f de l i g n i f i c a t i o n p r o c e s s w a s o b s e r v e d w i t h S E M
一 E D x A t e c h n iq u e
.
T h e r e s u l t
o f t h i s P a P e r P r o v i必 5 t h e b a s i s o f t h e o r y o f w h e a t s t r a 场 H M D A s o l v e n t P u l P i n g -
K e y w o r d S : H M D A s o l v e n t P u l p i n g
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D E T E R M IN A T I O N O F B A C T E R I A L D N A B A S E
C O M P O S I T I O N A N D D I S C U S S I O N O F S O M E R E L A T E D P R O B L EM S
H e Y a n l i n g
A B S T R A C T
T h e P r o ce d u er s o f t h e i s o l a t i o n a n d P u r i f i e a t i o n o f D N A a s w e l l a s t加 d e t e r刃。 i -
n a t i o n o f D N A b a s e e o m P o s i t i o n b y t h e m e t h o d o f t he r m
a l d e n a t u r a t i o n w e r e d e
-
s c r i b e d i n d e t a i l a e e o r d i n g t o t h e s t u d y o f s a m P l e s f r o m fo u r d i s t i n e t s讲 e主e s o f
b a e t e r i a
。
S o m e e r u x e s o f t he P r o e e d u r e s a n d t h e
e a l e u l a t i o n 吕 u s e d f o r t加 d e t e r m i n a -
t lo n w e er a l s o d i s c u s s e d
。
K e y w o r d s
:
D N A
, g u a n i n e P l u , c y t o s i ne ( G C )
, b a e t e r i u m