一種快速準(zhǔn)確測(cè)定溶解漿的反應(yīng)性能的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及制漿造紙以及化纖工業(yè)領(lǐng)域，尤其涉及一種快速準(zhǔn)確測(cè)定溶解漿的反 應(yīng)性能的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 溶解漿，又稱漿柏，主要是以棉短絨為原料經(jīng)燒堿法和以木材為原料經(jīng)預(yù)水解硫 酸鹽法或亞硫酸鹽法蒸煮后，再經(jīng)漂白脫出絕大部分木素后得到的高白度精質(zhì)化學(xué)漿。它 是多種化工產(chǎn)品的原材料，可以通過(guò)衍生化反應(yīng)（酯化或醚化等）制備出多種纖維素的衍 生物，如制成各種纖維素醚（羧甲基纖維素、羥丙基纖維素等）、纖維素酯（纖維素磺酸酯、 纖維素醋酸酯以及纖維素硝酸酯等）以及其它衍生物。在這些制備纖維素衍生物的相關(guān)反 應(yīng)過(guò)程中，溶解漿的反應(yīng)性能（即黃化后已反應(yīng)的纖維素占總纖維素質(zhì)量的百分比）是一 個(gè)十分重要的指標(biāo)，其主要是為了表征漿柏參與衍生化反應(yīng)的能力。漿柏的反應(yīng)性能直接 評(píng)價(jià)了在衍生化反應(yīng)中纖維素鏈上的葡萄糖單元上的羥基對(duì)衍生化試劑（如二硫化碳）的 可及性。具體來(lái)說(shuō)，反應(yīng)性能較低的漿柏需要和更多的衍生化試劑參與反應(yīng)才有可能達(dá)到 相同的衍生化效果。因此，一種快速、簡(jiǎn)便且準(zhǔn)確的反應(yīng)性能的測(cè)定方法是實(shí)施溶解漿產(chǎn)品 質(zhì)量監(jiān)督以及后續(xù)衍生化過(guò)程精確控制的重要前提。關(guān)于溶解漿反應(yīng)性能的測(cè)定，傳統(tǒng)的 方法主要是通過(guò)測(cè)定預(yù)堿化、黃化處理后溶解在堿液中的纖維素（已參與反應(yīng)的纖維素） 的含量。主要是將已反應(yīng)的纖維素經(jīng)硫酸酸化、過(guò)量重鉻酸鉀氧化后，采用硫代硫酸鈉滴定 剩余重鉻酸鉀的含量來(lái)表示漿柏的反應(yīng)性能的。這種方法還不僅耗時(shí)（約24小時(shí)）、而且 操作繁瑣（涉及預(yù)堿化、黃化、過(guò)濾、中和、再生、除氣、酸化、氧化以及滴定等步驟）。還有一 種常用的方法是測(cè)定黃化后的混合液（內(nèi)含已反應(yīng)的和未反應(yīng)的纖維素以及其它副產(chǎn)物） 的過(guò)濾性能。主要是將其倒入帶有250目濾網(wǎng)的特殊圓筒形裝置中，測(cè)定濾液裝滿一定體 積容器所需的過(guò)濾時(shí)間。該方法雖然耗時(shí)相對(duì)較短，但是其準(zhǔn)確性相當(dāng)?shù)汀Ｒ虼?，有必要開 發(fā)一種新的檢測(cè)方法來(lái)快速且準(zhǔn)確的測(cè)定溶解漿的反應(yīng)性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種快速準(zhǔn)確測(cè)定溶解漿的反應(yīng)性能的方法，克服目前分 析溶解漿的反應(yīng)性能的測(cè)定方法所存在的弊端。
[0004] 本發(fā)明采用衰減全反射-紫外/可見分光光度計(jì)直接測(cè)定粘膠液的吸光光譜，利 用化學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析技術(shù)建立紫外/可見光譜信息與反應(yīng)性能之間的相關(guān)關(guān)系，得到一個(gè)準(zhǔn) 確的反應(yīng)性能的預(yù)測(cè)模型。該方法可以實(shí)現(xiàn)快速測(cè)定，其分析結(jié)果準(zhǔn)確度高，且操作簡(jiǎn)便。
[0005] 本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0006] -種快速準(zhǔn)確測(cè)定溶解漿的反應(yīng)性能的方法，包括以下步驟：
[0007] (1)樣品堿化、黃化預(yù)處理：
[0008] 將待測(cè)樣品、攪拌子（B)放入可完全密封帶蓋的試劑瓶（R)中，再向瓶中加入氫氧 化鈉溶液，蓋上瓶蓋后，將試劑瓶（R)置于可控溫磁力攪拌器（A)上攪拌進(jìn)行堿化處理；
[0009] 然后打開試劑瓶（R)，向其內(nèi)加入二硫化碳，蓋好瓶蓋，搖勻后，再次將試劑瓶置于 可控溫磁力攪拌器上（A)，進(jìn)行黃化反應(yīng)；
[0010] 待黃化反應(yīng)時(shí)間結(jié)束后，打開試劑瓶，補(bǔ)加水稀釋后，經(jīng)攪拌得到粘膠液；
[0011] ⑵粘膠液的衰減全反射-紫外光譜測(cè)定：
[0012] 將步驟⑴所得的粘膠液由濾網(wǎng)（F)過(guò)濾后再經(jīng)蠕動(dòng)栗⑵自動(dòng)抽吸到衰減全反 射探頭（C)中，啟動(dòng)紫外分光光度計(jì)對(duì)所得粘膠液液進(jìn)行紫外可見光譜法檢測(cè)，得到相應(yīng) 的紫外/可見光譜圖輸出在計(jì)算機(jī)（S)上；
[0013] (3)建立預(yù)測(cè)模型：
[0014] 將步驟（2)中得到的紫外/可見光譜圖輸入到化學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)模塊中，經(jīng)光譜數(shù)據(jù)預(yù) 處理后，再采用相應(yīng)的數(shù)學(xué)處理方法建立紫外光譜圖中特征波段下的吸光度信號(hào)值與反應(yīng) 性能之間的預(yù)測(cè)模型；
[0015] (4)樣品檢測(cè)與結(jié)果輸出步驟：
[0016] 將經(jīng)步驟（1)、步驟（2)處理后得到的紫外光譜圖，經(jīng)過(guò)步驟（3)中相同的光譜數(shù) 據(jù)預(yù)處理處理后，再輸入到步驟（3)中得到的預(yù)測(cè)模型中，直接預(yù)測(cè)得到樣品的反應(yīng)性能， 然后輸出結(jié)果。
[0017] 步驟（1)中用所述樣品絕干質(zhì)量為0. 50±0.0 lg，所述氫氧化鈉溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 為11 %，所述堿化時(shí)間為lOmin，所用氫氧化鈉溶液為45mL，所述氫氧化鈉溶液及可控溫磁 力攪拌器溫度均控制在30°C ±1°C ;
[0018] 所述二硫化碳體積為lmL，所述試劑瓶容積為150-mL，所述補(bǔ)加水量為50mL，所述 攪拌速度全程控制在300rpm。
[0019] 上述步驟⑵中所述濾網(wǎng)為鎳網(wǎng)，其孔徑為200目，所述蠕動(dòng)栗的轉(zhuǎn)速控制在 2. 5rpm，所述建立預(yù)測(cè)模型的溶解漿樣品的數(shù)量在30以上，其反應(yīng)性能在0~100%分布。
[0020] 上述步驟（3)所述建立預(yù)測(cè)模型時(shí)選擇的吸收光譜特征波段為190~450nm ;對(duì) 吸收光譜預(yù)處理，包括對(duì)所得的光譜進(jìn)行平滑后再經(jīng)正交信號(hào)校正法處理，將處理后的光 譜經(jīng)偏最小二乘法分析并建立預(yù)測(cè)模型。特征波段是指從吸收光譜的物理意義出發(fā)，考察 除粘膠液中已反應(yīng)的纖維素之外的對(duì)吸收光譜造成影響的因素，如果這些因素對(duì)吸收光譜 的影響能通過(guò)正交信號(hào)校正光譜處理消除，則該因素忽略，如果不能消除，則需剔除該因素 所造成影響的波段，除去剔除波段后所剩余的波段即是要提取的特征波段。
[0021] 所述建立預(yù)測(cè)模型為：從不同漿廠獲得已知反應(yīng)性能的溶解漿樣本，根據(jù)這些樣 本的原料種類情況將其分為三類：竹子、闊葉木及針葉木溶解漿；然后對(duì)這些樣本的粘膠 液進(jìn)行衰減全反射紫外可見光譜掃描，將獲得的光譜進(jìn)行預(yù)處理，用偏最小二乘法建立特 征譜圖和漿的反應(yīng)性能之間的映射，從而得到一個(gè)精煉的預(yù)測(cè)模型，且該模型能夠根據(jù)輸 入的紫外/可見光譜信息，給出待測(cè)漿的反應(yīng)性能。
[0022] 本發(fā)明與傳統(tǒng)的檢測(cè)方法（Fock法）相比，有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0023] 采用本方法測(cè)定溶解漿的反應(yīng)性能時(shí)，不需要對(duì)步驟（1)中堿化、黃化預(yù)處理后 得到的粘膠過(guò)濾液進(jìn)行中和再生、除氣酸化、氧化滴定等繁瑣的操作，只需要將其自動(dòng)栗入 ATR探頭中測(cè)定其紫外光譜信號(hào)即可（< 5min)，然后將光譜數(shù)據(jù)帶入到事先建立好的預(yù)測(cè) 模型即可求出溶解漿的反應(yīng)性能；
[0024] 因此，采用本方法進(jìn)行溶解漿反應(yīng)性能的測(cè)定時(shí)，不僅可以簡(jiǎn)化操作流程，而且大 大的縮短了測(cè)試時(shí)間（預(yù)處理時(shí)間和光譜測(cè)定時(shí)間之和約3h)，使檢測(cè)結(jié)果可以當(dāng)場(chǎng)給出， 而且結(jié)果客觀準(zhǔn)確（絕對(duì)偏差在1. 50%以內(nèi)）。特別適用于實(shí)驗(yàn)室中大批量樣品分析以及 工廠車間中漂后漿樣反應(yīng)性能或黃化工段已反應(yīng)纖維素含量的及時(shí)監(jiān)測(cè)。
[0025] 綜上所述，本發(fā)明技術(shù)手段簡(jiǎn)便易行，對(duì)溶解漿的反應(yīng)性能作出了快速、精準(zhǔn)的定 量分析，具有顯著的技術(shù)效果和進(jìn)步。
【附圖說(shuō)明】
[0026] 圖1為實(shí)施例中的30組參與建模和10組未參與建模樣品的ATR-UV/Vis圖。
[0027] 圖2為實(shí)施例中建立預(yù)測(cè)模型的吸光度信號(hào)經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)正交變換后的光譜圖。
[0