胶体化学研究论文

杨木化学机械浆中溶解与胶体物质的研究目录第1章绪论...............................................................................................................11.1杨木制浆............................................................................................................21.1.1杨木的纤维特性与化学成分..................................................................21.1.2杨木化学机械浆的发展..........................................................................31.1.3杨木化学机械浆中的阴离子垃圾..........................................................41.2白水中溶解与胶体物质的来源........................................................................51.2.1木材原料..................................................................................................51.2.2废纸回用..................................................................................................61.2.3化学添加剂..............................................................................................71.3 DCS对造纸系统和纸页质量的影响.................................................................81.3.1对纸张质量的影响..................................................................................81.3.2系统的腐蚀和堵塞..................................................................................91.3.3生产状况的改变......................................................................................91.4化学机械浆白水DCS组分的分离和分析方法.............................................101.4.1离心过滤分离法....................................................................................101.4.2化学分离分析法....................................................................................101.4.3离子交换色谱分离法............................................................................101.4.4白水DCS组分参数的测定...................................................................111.4.5仪器分析方法........................................................................................111.5白水中DCS的去除技术.................................................................................131.5.1膜过滤技术............................................................................................141.5.2化学絮凝.................................................................................................151.5.3浮选法.....................................................................................................161.5.4生物菌处理.............................................................................................161.5.5酶处理....................................................................................................171.5.6氧化处理................................................................................................181.5.7蒸发技术................................................................................................181.5.8加入改性片沸石法................................................................................181.5.9冷冻结晶法............................................................................................191.5.10洗涤......................................................................................................191.5.11将DCS保留在纤维中.........................................................................191.6论文的研究目的、意义及内容......................................................................19I1.6.1研究的目的和意义.................................................................................191.6.2研究内容.................................................................................................20第2章杨木化学机械浆中溶解与胶体物质的特性分析...........................................212.1实验原料与方法...............................................................................................212.1.1实验原料与药品.....................................................................................212.1.2实验方法.................................................................................................212.2结果与讨论.......................................................................................................242.2.1模拟白水中DCS的宏观特性分析.......................................................242.2.2水样中DCS的粒度分析.......................................................................312.2.3 DCS中脂肪酸和树脂酸的GC-MS分析..............................................322.2.4 DCS中碳水化合物的GC-MS分析......................................................362.3小结...................................................................................................................40第3章溶解与胶体物质对纸浆性能的影响...............................................................423.1实验...................................................................................................................423.1.1原料.........................................................................................................423.1.2实验方法.................................................................................................433.2结果与讨论.......................................................................................................443.2.1 DCS对纸张光学性能的影响.................................................................443.2.2 DCS对纸张松厚度的影响.....................................................................453.2.3 DCS对纸张裂断长的影响.....................................................................463.2.4 DCS对纸张撕裂指数的影响.................................................................473.2.5 DCS对纸张耐破指数的影响.................................................................473.2.7 DCS对施胶的影响.................................................................................483.2.8 DCS对纤维留着和滤水性能的影响.....................................................493.3结论...................................................................................................................50第4章生物酶处理与阳离子聚合物处理DCS............................................................514.1实验原料与方法...............................................................................................514.1.1实验原料.................................................................................................514.2实验方法...........................................................................................................514.3结果与讨论.......................................................................................................524.3.1酶处理对DCS水样性质影响...............................................................524.3.2阳离子聚合物用量对其与DCS之间作用的影响...............................564.3.3阳离子聚合物结合酶处理对水样阳离子需要量的影响.....................624.4小结...................................................................................................................64第5章结论与展望.....................................................................................................653.2.6 DCS在纤维上吸附的扫描电镜观察.......................................................48III参考文献........................................................................................................................67致谢................................................................................................................................78攻读硕士学位期间发表的论文....................................................................................79摘要近年来，高得率化学机械浆受到越来越多的重视。在化机浆制浆过程中，会产生大量的溶解与胶体物质（dissolved and colloidal substances，简称DCS），其中包括树脂酸、脂肪酸、聚糖、果胶酸、木素类物质等。这些物质释放到浆水体系中会给湿部操作和产品质量带来严重的影响。本文以杨木APMP和杨木BCTMP为原料，对纸浆中的溶解与胶体物质进行了研究。首先对纸浆中的DCS进行了表征，利用GC-MS技术对DCS的化学组成进行了分析；其次研究了其对纸浆物理性能、光学性能及滤水性能的影响；最后研究了阳离子聚合物和果胶酶处理对DCS产生的影响。研究结果表明，浆水体系DCS中DS部分占其含量的60%左右，灰分含量为50%左右。DCS的阳离子需要量和浊度主要由胶体物质贡献。胶体物质对水样的电导率贡献很少，溶解物质的浓度是水样电导率的决定性因素。通过GC-MS分析水样，定量确定了MTBE抽出物中的八种脂肪酸：十二酸、十五酸、软脂酸、十七酸、亚麻酸、硬脂酸、亚油酸、油酸。通过GC-MS分析水样中的碳水化合物组分，定量确定了六种成分分别为：木糖、阿拉伯糖、葡萄糖、半乳糖、半乳糖醛酸、甘露糖。浆水体系中的DCS对纸张白度及物理强度性能有非常不利的影响。DCS的存在导致纸张白度降低。DCS中胶体物质影响纤维间的氢键结合，降低了纤维间的结合力，从而导致纸张抗张强度、耐破度和撕裂度的降低。随着体系中DCS浓度的增加，阳离子聚丙烯酰胺的助留助滤效果明显降低。其主要是因为阳离子聚合物被优先吸附到DCS上而不是纤维上，与DCS形成了聚电解质复合体，从而降低了阳离子聚丙烯酰胺对微粒的絮聚能力，从而影响了浆料的滤水性能。果胶酶能够降解DCS中的果胶物质，利用果胶酶处理DCS水，可以降低其阳离子需要量。当酶用量为30APSU/L，处理时间为60分钟时，APMP和BCTMP水样的阳离子需要量比对照样降低24.2%和20.3%。阳离子聚合物的加入能够使得DCS失稳，有效地降低水样的阳离子需要量。高分子质量低电荷密度的CPAM和阳离子淀粉通过桥联机理使DCS失稳，而低分子质量高电荷密度的PDADMAC通过电荷补丁或电荷中和机理使DCS失稳。将阳离子聚合物和生物处理相结合能更加有效地降低水样的阳离子需要量。关键词：APMP；BCTMP；溶解与胶体物质；果胶酸

什么是高分子呢？它是由许多结构相同的单体聚合而成的，分子量往往是几万、儿十万。结构的形状也很特别，如果说普通分子象个小球，那未高分子由于单体彼此连接成长链，就象一根有50米长的麻绳。有些高分子长链之间又有短链相结而成网状。又由于大分子与大分子之间存在引力，这些长链不但各自卷曲而且相互缠绕，形成了既有一定强度、又有不同程度弹性的固体。固为分子大，长链一头受热时，另一头还不热，故熔化前有个软化过程，这就使它具有良好的可塑性，正是这种内在结构，使它具有包括电绝缘在内的许多特性，成为新型的优质材料。人们对它们的组成、结构的认识和合成方法的掌握经历了一个实践——认识——实践的曲折过程。1812年，化学家在用酸水解木屑、树皮、淀粉等植物的实验中得到了葡萄糖，证明淀粉、纤维素都由葡萄糖组成。1826年，法拉第通过元素分析发现橡胶的单体分子是C5H8，后来人们测出C5H8的结构是异戊二烯。就这样，人们逐步了解了构成某些天然高分子化合物的单体。1839年，有个名叫古德意尔的美国人，偶然发现天然橡胶与硫磺共热后明显地改变了性能，使它从硬度较低、遇热发粘软化、遇冷发脆断裂的不实用的性质，变为富有弹性、可塑性的材料。这一发现的推广应用促进了天然橡胶工业的建立。天然橡胶这一处理方法，在化学上叫作高分子的化学改性，在工业上叫作天然橡胶的硫化处理。进一步试验，化学家们将纤维素进行化学改性获得了第一种人造塑料——赛璐珞和人造丝。1889年法国建成了最早的人造丝工厂，1900年英国建成了以木浆为原料的粘胶纤维工厂，天然高分子的化学改性，大大开阔了人们的视野。1907年，美国化学家在研究苯酚和甲醛的反应中制得了最早的合成塑料——酚醛树脂，俗名电木。1909年德国化学家以热引发聚合异戊二烯获得成功。在这一实验启发下，德国化学家采用与异戊二烯结构相近的二甲基丁二烯为原料，在金属钠的催化下，合成了甲基橡胶，开创了合成橡胶的工业生产。上述对高分子化合物的单体分析，天然高分子的化学改住的实践和在合成塑料、合成橡胶方面的探索，使人们深切地感到必须弄清高分子化合物的组成、结构及合成方法。对于这个基础理论问题人们所知甚少，这一理论发展的缓慢与高分子本身的复杂特性有关。化学家们一直搞不清它们的分子量究竟是多少，它为什么难于透过半透膜而有点象胶体，它为什么没有固定的熔点和沸点，不易形成结晶？这些独特的性质以当时流行的化学观来看是很难理解的。早在1861年，胶体化学的奠基人，英国化学家格雷阿姆曾将高分子与胶体进行比较，认为高分于是由一些小的结晶分子所形成。并从高分子溶液具有胶体性质着眼，提出了高分子的胶体理论。这理论在一定程度上解释了某些高分子的特性，得到许多化学家的支持。尽管也有化学家提出了不同看法，但均未引起注意。我们将支持格雷阿姆的高分子胶体理论的称为胶体论者。他们拿胶体化学的理论来套高分子物质，认为纤维素是葡萄糖的缔合体。所谓缔合即小分子的物理集合。他们还因当时无法测出高分子的末端究甲醛和丙二烯的聚合反应出发，认为聚合不同于缔合，它是分子靠正常的化学键结合起来。天然橡胶应该具有线性直链的价键结构式。这篇论文的发表；就象在一潭平静的湖水中扔进一块石头，引起了一场激烈的论战。

摘 要:以（R，R）—1，2环己二胺为手性源，与酒石酸反应对其进行拆分成(R，R)- 1，22环己二胺单-(+)酒石酸盐，用其与取代水杨醛缩合，再同Mn(CH3COO)2�6�1４H2O及LiCl反应合成的salen Mn新型配体催化剂salen Mn(Ⅲ)配合物。然后再分别在以下3个方面：反应时间不同时，在不同的反应溶剂体系之中时，反应温度不同时，研究环己二胺负载的Salen Mn(Ⅲ)催化剂的制备所得到的转化率与选择性。从而考察出最佳反应溶剂体系，反应时间和反应温度。文章主要研究salen(Mn)催化剂的分子结构，考察最佳的制备条件等。关键词：环己二胺；salen(Mn)催化剂；负载；制备 1.实验仪器与药品 1.1实验药品 1.2实验仪器 2.实验步骤及方法 2.1配合物复合体1的制备 2.1.1 环己二胺的拆分 在圆底烧瓶中加入L-（+）酒石酸（37.5g，0.25mol)，蒸馏水100 mL，室温下搅拌溶解后升温至65℃-68℃，滴加完毕，升温至85℃-88℃经恒压滴液漏斗滴加冰醋酸25 mL(滴加过程中有白色沉淀产生)，剧烈搅拌，并冷却至室温后继续搅拌2h.用冰水浴冷却使之低于5℃，保持2h，抽滤，滤饼先后H2O（25mL），甲醇（5×25mL）洗涤，于40℃下真空干燥6h得白色固体(R，R)- 1，2环己二胺L-(+)酒石酸盐（1）47.5g，产率72%。 2.1.2 环己二胺与3，5-二叔丁基水杨醛缩合反应 在圆底烧瓶中加入1（14.85g，56mmol），98.0%K2CO315.8g(112mmol)和蒸馏水75 mL，搅拌溶解后加入乙醇300 mL（出现白色絮状物），加热至回流（75℃～80℃）后在30min内经过恒压滴液漏斗均匀滴入（26.85g，115mmol）溶于125 mL乙醇，用乙醇25 mL洗涤滴液漏斗(反应液为黄色浆状物)。回流搅拌2h后停止加热，加入H2O（75mL），继续搅拌2h，冷却低于5℃保持1h，抽滤，滤饼溶于250 mLCH2Cl2中，先后用H2O饱和食盐水(50mL)洗涤，经Na2SO4干燥后真空除去溶剂，用乙醇重结晶得到黄色粉末(R，R)-N，N-二(3，5-二叔丁基水杨醛)-1，2环己二胺 (29g)。 2.1.3 salen Mn ( III)催化剂的合成 通入N2保护，然后加入230mmol的Mn(CH3COO)2�6�14H2O，在30℃下缓慢滴加1h，然后再搅拌1h，再升温到80℃。反应6h，反应完降到室温.然后另加LiCl。让其的温度升到50℃，反应4h，然后让其敞开冷却至30℃，再放置过滤，在40℃下旋转蒸发，然后再减压抽滤，最后放入真空干燥箱干燥，即得到Salen Mn配体. 2.1.4离子液体的制备 1 -丙胺- 3甲基四氟离子液体合成按进行。首先，将100mmol1 -甲基咪唑和100 mmol三溴丙胺溶解在50毫升的无水乙醇中，然后搅拌。由此产生的混合物在氮气的保护下回流24h，除去乙醇后在真空条件下把固体残留物溶解在水中.用氢氧化钾把PH值是调整至10左右.所获得的溶液是集中真空条件下进行浓缩，用乙醇和四氢呋喃混合溶液进行萃取。四氟硼酸钠（110mmol）在乙醇/水两相液体中，在常温下离子交换48h。在溶剂被交换出去后，把由此产生的混合物过滤，滤液是真空条件下在80℃下制作成浅黄色粘稠液体1 -丙胺- 3 -甲基四氟硼酸盐（IL）(13.85 g，收益 65%)。 2.2催化剂2（IL-CL1）的制备 2.2.1合成手性的配体1 半成品（ HL1 ） 在制作过程中，11.2 mmol（R，R）-1，2 –磷酸氢二胺环己烷，L-（+）酒石酸盐和22.5mmol碳酸钾在15ml的蒸馏水中，添加6毫升无水乙醇迅速搅拌。由此产生的混合物回流2小时.生成二胺用氯仿提取（4 × 5ml）。用20毫升含有氯仿11. 2mmol的3，5 -二叔丁基水杨醛（合成复合HL1）这两种物质是在20℃下边搅拌边滴加48h生成，过滤，沉淀收集再结晶，可生成浅黄色粉末的HL1（3.25克，95 ％）。 2.2.2合成手性Salen配体（CL1） 在此过程中，8mmol先前合成的HL1（合成CL1）被溶解在20毫升无水乙醇.在常温下滴加20毫升含有8mmol的3 -叔丁基- 5 -（氯甲基）- 2 -甲醛的无水乙醇中.产生的混合物逐渐加热到60 ℃搅拌8小时，获得的物质冰水浴超过3小时，过滤，结晶，后是获得的固体过滤和结晶乙醇形成浅黄色粉末的CL1（3.55g，85％）。 2.2.3 合成IL - CL1 15毫升甲苯与5mmolCL1 被添加到IL。产生的混合物氮气保护下回流48 h。夜间以5 ℃冷却，获得的复合体用甲苯萃取出来，用正己烷洗涤几次，并在真空干燥获得黄色固体IL - CL1（2.26g，91％ ）。 2.2.4 离子液体功能化的Salen锰（III）催化剂2 制备催化剂2 。快速搅拌条件下，分别取 15毫升含有 8mmol的醋酸锰无水乙醇滴加至15毫升含4mmol手性Salen 配合体CL1无水乙醇溶液中（合成复合体2 ），氮气保护， 混合物在50 ℃回流5 h，室温冷却。10 ml含有 24mmol的氯化锂的乙醇在搅拌的同时加入到混合物中，用时3小时.经过鼓泡流与微弱气流2 h，混合物被暴露在空气中过夜，由此产生的粘稠物是在5℃进行2小时，过滤，用50 ml的水洗涤。由此获得了固体.40℃，真空干燥，生成啡色粉末离子液体官能手性Salen锰（III） 复合体的2 （3.02g，87 ％ ），合成步骤。 3.结果与讨论 3.1反应时间对反应的影响 在反应条件为：催化剂（4％，1 ml二氯甲烷） ，苯乙烯（0.5mmol） ，吡啶N -氧化物（1mmol） ， mCPBA（1mmol）。反应温度为0℃.根据反应时间的不同环己二胺负载的Salen Mn(Ⅲ)催化剂的制备方面研究实验：得到的转化率， 由以上的实验结果数据可以得到当反应时间不同时，那么环己二胺负载的Salen Mn(Ⅲ)催化剂的制备�6�1有很大的影响，即当反应进行2 h，其转化率与选择性分别达到100%，99%。另根据表3还可以看出其转化率随着反应时间的增加而增加，当反应时间进行到2 h后，环己二胺负载的Salen Mn(Ⅲ)催化剂的制备得到的选择性在2.0时达到顶峰。 3.2反应溶剂对反应的影响 在反应条件为：催化剂（4％mmol） ，苯乙烯（0.5mmol） ，吡啶N -氧化物（1mmol）， mCPBA （1mmol）.反应时间和温度分别是2 h和0℃。根据反应溶剂的不同，而环己二胺负载的Salen Mn(Ⅲ)催化剂的制备方面：得到的转化率 由以上的实验结果数据可以得到当在不同的反应溶剂体系之中时，环己二胺负载的Salen Mn(Ⅲ)催化剂的制备有很大的影响，其中反应溶剂是二氯甲烷时，其转化率与选择性分别达到100%，99%。它是所有实验使用反应溶剂当中得到最高的转化率与最高选择性的反应溶剂，因此在环己二胺负载的Salen Mn(Ⅲ)催化剂的制备时二氯甲烷是最好的反应体系。 3.3反应温度对反应的影响 反应条件：催化剂（4％，1ml二氯甲烷） ，苯乙烯（0.5mmol） ，吡啶N -氧化物（1mmol） ， mCPBA（1mmol）。反应时间是2h，根据在不同的反应温度下，环己二胺负载的Salen Mn(Ⅲ)催化剂的制备：转化率 由以上的实验结果数据可以得到当反应温度不同时，环己二胺负载的Salen Mn(Ⅲ)催化剂的制备有很大的影响，即当反应在0℃，其转化率与选择性分别达到最高100%，99%。另外还可以得出其转化率与选择性随着反应温度的增加而递减，当反应温度在低于0℃后，环己二胺负载的Salen Mn(Ⅲ)催化剂的制备得到的转化率，选择性分别为100%，99%。

[胶体化学论文] 以必修课、选修课、活动课三个板块进行教学活动。在活动课中，以实验为基础的化学应占一席之地。一、化学活动课与化学必修课关系的认识化学活动课并非无目标的随意活动，也不同于现行课程教材体制下的化学实验课。它的取材应该是源于必修课教材，高于必修课教材，贴近生活、生产实际，反映新的科技成果。它的作用应该是必修课课堂教学的延伸与发展，培养学生的兴趣特长、拓宽学生的知识面、发展学生的智力、能力，发现和培养人才。化学活动课应该与化学必修课相辅相成，通过化学活动课促进化学基础知识和基本技能的落实。化学活动课的部分内容可以直接为化学必修课的课堂教学服务。如仪器的制作，实验的装置等。因此化学活动课与必修课、选修课三个板块既是相互独立，又是相互渗透，互为促进的。二、化学活动课的内容及实施1.趣味性实验活动设置此类实验的目的是激发学生学习化学的兴趣，争取更多的学生参加化学活动课。这类实验以趣味性强烈、效果明显、操作简便为特点，而又内含许多“为什么”，使学生一参加化学实验活动就处于“欲罢不能”的境地。例如蓝瓶子（或红瓶子）实验、波动实验、示温涂料、水中黄金、固体酒精等。2.实用性实验活动以贴近生活，发生在身边的化学现象为素材，组织实用性化学实验活动，既培养学生学习化学的兴趣，又使学生感受化学在国民经济及生活中的实际运用。如制皮蛋、制肥皂、制洗洁精、制除锈剂、制高效灭蚊纸、制记号墨水、制纯碱等。上述实验除制纯碱装置较复杂，费时较多外，其余均取材容易（有的可让学生自备），操作简便，活动成果有实用价值。如通过除锈剂的配制与使用，验证除锈剂确能除锈，而使学生感受到化学就在我身边，学好化学能造福人类，激发了学习的动力。变被动学习为主动学习，在实践中去发现、掌握知识。3.探究性实验活动设置此类实验活动的目的是为了让学生在参加活动的过程中进一步掌握学习化学的方法，培养……