搜索
上海应用技术学院研究生课程（论文类）试卷20/20学年第学期课程名称：课程代码：论文题目：学生姓名：专业﹑学号：学院：课程（论文）成绩：课程（论文）评分依据（必填）：1.论文结构规范，检索的文献资料经认真的综合分析整理，选材精简得当，条理清晰，语言流畅，版面整洁美观。得分为90-100分。2.论文结构较规范，检索的文献资料经分析整理，材料组织得当，条理清晰，语言流畅。得分为80-89分。3.论文结构基本规范，内容有小问题，检索的文献资料经一般性分类整理，条理较清晰，得分为70-79分。4.论文结构基本规范，内容未经认真整理，一般性罗列所检索的文献资料。得分为60-69分。5.达不到上述第4点要求的论文，得分为0-59分。任课教师签字：日期：年月日课程（论文）题目：仪器分析技术在制浆造纸中研究进展内容：摘要：现代分析技术在制浆造纸中应用广泛，制浆造纸行业的发展离不开分析技术的支持,它对于实验研究分析非常重要,包括各种抽出物分析,碳水化合物分析,木素分析和制浆造纸沉积物分析等。关键词：造纸纸浆；仪器分析方法；研究进展引言：现代分析技术主要研究各种物质化学组成的定性鉴定和定量测量的方法。现代分析技术正在不断发展,现代仪器的不断进步及计算机的使用,使得现代分析技术正在逐步发展成现代社会不可缺少的一门信息科学。近年来现代分析技术在制浆造纸研究中的应用日益广泛,下面主要介绍几种用于制浆造纸研究的现代分析技术。一、红外光谱(IR)红外光谱是由于分子振动能级的跃迁(同时伴随转动能级的跃迁)而产生的,因此又称为振动转动光谱。红外光谱的应用大体上可分为两个方面:一是分子结构的基础研究,应用红外光谱测定分子的键长、键角来推断研究分子的基本结构;二是化学组成的分析,根据光谱中吸收峰的位置和形状来推断未知分子的结构,依照吸收峰的强度来测定混合物中各组分的含量。定性分析红外光谱定性分析可分为功能基定性和结构分析两方面。功能基定性分析是根据木素的红外光谱特征吸收谱带测定它有哪些功能基,而结构分析通常是红外光谱与其他分析方法(如质谱、核磁共振、X2射线衍射、元素分析等)相结合确定其结构。用红外光谱作样品分析时基本不需要处理,且不破坏和消耗样品,自身又无环境污染,近年来,红外光谱作为迅速崛起的光谱分析技术在分析测试领域中起到越来越重要的作用。目前,在造纸行业中,红外光谱主要用于对纤维素、半纤维素、木素作定性分析,着重是结构分析,也用于定量分析。红外光谱技术可用来研究纤维素的结晶结构,测定纸浆卡帕值,测定细纤维的取向角值,测混合纤维的构成,探测热磨机械浆的光返黄,测纸张的匀度,测量纸页的水份和纸板的重量,检查纸张结构,确定纸页内的水分分布,进行复印纸及其文字墨粉的无损检查,考察壳聚糖的吸附性能等。另外,红外光谱技术还可用来测量浆中杂质:用红外光谱测定硫酸盐浆中的尘埃点,用漫反射光谱线外分析纸浆中的聚合物杂质;估算纸浆中的硬度;在测量涂布的孔隙率和涂布量,测硅酮涂布量;测木材特征等。进入20世纪90年代,近红外光谱分析技术(NIR)作为一门现代测试技术在制浆造纸行业的应用也很广泛。用NIR光谱技术可以检测纸页涂料中的水分含量,确定纸浆中针叶木的含量,测量混合木浆的卡伯值,以及测量蒸煮锅放管线中纸浆的卡伯值的对数。另外,还可以测量纸页的水分和纸板的重量,监测纸页的树脂层,监测纸浆棉短绒混合物的卡伯值,监测薄页纸上的聚酮层含量,检测木纤维中的蜡和苯酚甲醛树脂含量,检测绒毛浆中的吸水剂含量以及检测涂布纸的涂布层。国外,近红外光谱技术应用得较早且较多的是对纸浆木材的纸浆产量和化学组成等的预测。例如：木素的红外光谱定性和结构分析一般有如下步骤:试样制备:采用适宜的方法将木素从原料或纸浆试样中分离出来并加以纯化,制备成纯净的木素试样;制样和绘制谱图:木素分离试样用KBr研压制成透明的试片,并使用红外分光光度计得到相应的红外光谱图;谱图的解析:对木素所含基团的确定,通过所得试样谱图与前人证实的特征吸收峰加以对照比较来确定。红外光谱法进行定性与结构分析时,首先是在基频区(即基团的特征频率区,波数:4000～1350cm-1)搜寻功能基的特征伸缩振动;再根据指纹区(波数:1350～650cm-1)的吸收情况进一步确认该基团的存在及与其它基团的结合方式二、紫外分析技术(UV)紫外可见分光光度法是仪器分析中应用最为广泛的分析方法之一,其所用的光谱区域为200～780nm,其中可见分光光度法为400～780nm,紫外分光光度法为200～400nm,其具有如下特点:灵敏度高、准确度较高、适用范围广、操作简便和快速等。紫外分光光度法的基本原理就是光的吸收定律,即在一定条件下,光的吸收与溶液浓度成正比的关系。由于紫外光谱较简单,特征性不强,在有机化合物的定性鉴定和结构分析中仅作为一种辅助手段被应用。紫外和可见分光光度法在定量分析领域有着更为重要和广泛的应用。紫外可见分光光度法在制浆造纸中被广泛应用于分析纸浆中的化学组成、废液中的有机组分以及用来对纸浆中的组分进行定量分析。另外,紫外吸收光谱是一种鉴定木素的工具(定性和定量测量),同时也广泛使用在木素结构和性质的研究中。紫外光谱的数据对木素特性的决断力仅限于对不同木素的比较以及鉴定某些特殊功能基和测定木素被化学处理剧烈时的变化。例如：木素含量的测定：先用苯醇混合物抽提纤维原料,排除色素等的干扰；称取一定量的苯醇抽提物,用溴乙酰冰乙酸溶液(25%)加热溶解,过量的试剂用氢氧化钠溶液滴定分解;溶解反应过程中产生的溴及溴化物,通过加入盐酸羟胺还原排除干扰。用冰醋酸稀释溶解的样品到一定体积,用紫外分光光度计(空白溶液参比)在波长280nm处测定溶液吸光度。根据朗伯比尔定律测出木素含量。聚戊糖含量的测定将原料试样与12%(w/w)盐酸共沸,使其中的聚戊糖转化为糠醛,再用分光光度法定量测定出蒸馏出来的糠醛含量,然后换算成聚戊糖含量。另外,利用紫外可见分光光度计的双波长比色法,以戊糖、己糖的等摩尔吸收波长和戊糖的特征吸收波长为基础,可以实现了阔叶木和草类原料半纤维素(聚戊糖含量高于聚己糖)提取液中总糖、戊糖和己糖含量的快速测定与分析。三、二次离子质谱二次离子质谱是用Ar,Xe等惰性气体电离产生重离子来轰击样品表面,引起表面原子、分子或原子簇的二次发射,这些粒子通常为中性粒子,其中一部分带正电荷或负电荷,这些就是二次离子质谱所要检测的二次离子,把轰击出的碎片连同轰击时弹射出去的原激发离子一同送入质谱仪,进行质量分离与检测,最后得到质谱。二次离子质谱的显著特点是能得到表面单层元素组分及表面结构信息,但定量分析性能较差,检测时可能对样品有一定的破坏性。将飞行时间仪器(TOF)与二次离子质谱相结合的飞行时间-二次离子质谱(TOF-SIMS)已发展为一种成熟且完善的表面分析技术。Ozaki等人利用TOF-SIMS研究了松香施胶剂在纸页上的分布状况,结果表明,松香分布在纸页表面极薄的一层里。此外,AFM、XPS、ToF-SIMS常常被结合在一起,用来分析纤维表面以及纸页表面特性。四、原子力显微镜原子力显微镜是观察表面形貌的一种新型扫描探针显微镜,它的出现弥补了扫描隧道显微镜不能观测非导电样品的缺陷。AFM是通过一个微小的探针来摸索微观世界,在立体三维上观察物质的形貌,并能获得探针与样品相互作用的信息,典型AFM的测向分辨率(X,Y方向)可达到2nm,垂直分辨率(Z方向)小于0.1nm。AFM具有操作容易,样品准备简单,操作环境不受限制,分辨率高等优点[1]。原子力显微镜有四种基本成像模式,分别是接触式、非接触式、敲击式和升降式。目前应用于制浆造纸研究的多为敲击式。在制浆造纸研究中主要利用AFM进行形貌观察、相图绘制和力学曲线的测定等。五、X射线光电子能谱(XPS)X射线光电子能谱目前被认为是表面化学分析最有效的方法,它在所有表面分析能谱中获得的化学信息最多,它具有元素定性、定量分析能力,也可以测定元素在化合物中存在的价态,同时还能感受该元素周围其它元素、官能团、原子团对其内壳电子的影响所产生的化学位移。Ness等人[2]利用XPS研究了过氧化氢漂白对两种TMP浆料的自施胶性能的影响。结果表明过氧化氢漂白引起了自施胶能力的降低。刘长恩等人[3]利用XPS对稀土助漂时硫酸盐木浆的表面相特征进行了研究,表明XPS是研究纤维表面相的有力方法。六、结论现代分析技术发展非常迅速，在制浆造纸工业中已经成为一种必不可少的研究分析手段。应当指出的是,在实验数据分析中,各种分析技术已不是单一技术的使用,而是多项测试手段的综合。每一项分析技术都有其专长,也有其局限性,因此选择多种方法,以求获得信息的互补是很重要的。现代分析技术为制浆造纸研究中提供的各种研究方法必将大大的促进了制浆造纸技术的发展。参考文献：［1］徐美娟,石淑兰.制浆造纸工业中红外光谱技术的应用[J].黑龙江造纸,2011,(2):7～8［2］ModellM.Processingmethodsfortheoxidationoforganicsinsupercritcalwater[P]，U.S.Patent.4338199，2009-6-7.［3］Baiker，Superfluidsinheterogeneouscatalysis[J].Chem.Rev.2006，(99):453～473[J]Savage，PhillipE.Heterogenouscatalysisinsupercriticalwater.CatalysisToday2000，(62):167～173.［4］湛凡更,李静.凝胶色谱法测定木素分子量及其分布[J].纤维素科学与技术,2009,9(7):47～53［5］林春绵，周红艺，潘志彦等.现代分析技术在制浆造纸中应用[J].浙江工业大学学报，2004，27(4):272-275.［6］付时雨,詹怀宇.31P2核磁共振光谱在木素结构分析中的应用[J].中国造纸学报,2012(14):1212125［7］刘虎威．气相色谱方法及应用．北京：化学工业出版社，2000.10［8］沈德言．红外光谱法在高分子中的应用．北京化学工业出版社，2002.8［9］ModellM.Processingmethodsfortheoxidationoforganicsinsupercriticalwater[P].U.S.Paten.2005,9,24［10］郭宁,秦紫瑞.原子力显微镜的发展与表面成像技术[J].理化检验-物理分册,2001,34(10):13［11］郭慧萍.色谱分析技术在造纸工业中的应用[J].上海造纸,2008,39(5):2923［12］严丽,李新平.气相色谱及其在造纸分析中的应用[J].西南造纸,2006,35(5):27228［13］ThortonTD，SavagePE.KineticsofphenoloxidationinSCW[J].AIChEJ1992b，38:321-327.［14］ShanablehA.EarnestFGloynaSupercriticalwateroxidation-wasterwatersandsludgesWatSc.iTech1991，23;389-398.［15］卢建树，王保峰，张九渊等现代分析技术在制浆造纸.造纸研究报，2002，16(1):41～45.［16］ModellM.Processingmethodsfortheoxidationoforganicsinsupercriticalwater[P].U.S.Paten.1985,9,24.［17］WatanabeM，OsadaM，LnomataH.AcidityandbasicityofmetaloxidecatalystsforforaLeydenreactioninsupercriticalwaterat673K[J].AppliedCatalysisA:Genera1，2003，8490:1-9.［18］郭捷.造纸纸浆成份分析的方法及装置.中国专利:00137125.8，2000.12.30.