1、第二章-造纸植物纤维原料和纸浆的化学成分分析ppt-(6-8节)2 水分的测定水分的测定3 灰分及酸不溶灰分灰分及酸不溶灰分4 抽出物含量的测定抽出物含量的测定5 纤维素含量的测定纤维素含量的测定6 综纤维素含量的测定综纤维素含量的测定8 木素含量的测定木素含量的测定9 果胶和单宁含量果胶和单宁含量10 纸浆抗碱性和碱溶解度纸浆抗碱性和碱溶解度11 漂白浆还原性和铜价漂白浆还原性和铜价12 化学浆粘度和聚合度化学浆粘度和聚合度1 分析用试样的采取分析用试样的采取7 聚戊糖含量的测定聚戊糖含量的测定13 功能基含量的测定功能基含量的测定第二章第二章 造纸造纸植物纤维原料和纸浆的化学成分分析植物纤
2、维原料和纸浆的化学成分分析2综纤维素含量的测定综纤维素含量的测定第六节3思考题思考题1.1.综纤维素是指原料中的什么物质综纤维素是指原料中的什么物质？2.2.综纤维素测定的原理是什么？综纤维素测定的原理是什么？3.3.在在处理木材纤维原料与非木材纤维原料有什么区别？处理木材纤维原料与非木材纤维原料有什么区别？4.4.除索氏抽提器外，测定过程中还用到什么特殊装置？除索氏抽提器外，测定过程中还用到什么特殊装置？思考题思考题1 1 测定原料多戊糖的意义和测定原料多戊糖的意义和原理是什么？用到的特殊玻璃装置是？原理是什么？用到的特殊玻璃装置是？2 2 多戊糖能否代表原料中全部半纤维素的量？多戊糖能否代
3、表原料中全部半纤维素的量？3 3 原料不同，半纤维素的原料不同，半纤维素的含量和结构有含量和结构有什么不同？什么不同？4 4 乙酸乙酸苯胺检查糠醛蒸馏是否完全的道理是什么苯胺检查糠醛蒸馏是否完全的道理是什么？5 5 酸水解时酸水解时，为什么为什么加加氯化钠？氯化钠？6 6 计算式中计算式中的系数的系数 1.38 1.38 和和 1.88 1.88 是是怎样怎样得来的得来的？4聚戊糖含量的测定聚戊糖含量的测定第七节综纤维素含量的测定综纤维素含量的测定第六节u是植物纤维原料中是植物纤维原料中纤维素纤维素和和半纤维素半纤维素的全部，即碳水化合物的全部，即碳水化合物总量。总量。u一般针叶木为一般针叶木
4、为65-7365-73%，阔叶木为，阔叶木为70-8270-82%，禾本科植物为，禾本科植物为64-64-8080%。u是鉴别是鉴别制浆造纸制浆造纸使用价值使用价值的重要指标的重要指标，又可以，又可以表征表征过程机理过程机理。u其测定方法：直接法其测定方法：直接法 和和 间接法间接法 原则是尽量除去木素，而纤维素和半纤维素不受破坏。原则是尽量除去木素，而纤维素和半纤维素不受破坏。常用方法：亚氯酸钠法、氯常用方法：亚氯酸钠法、氯-乙醇胺法、二氧化氯法等乙醇胺法、二氧化氯法等5100-100-木素含量木素含量 或或 100-100-木素含量木素含量-灰分含量（非木材）灰分含量（非木材）u目前常用的
5、方法是目前常用的方法是亚氯酸钠法亚氯酸钠法。操作简单，快速去除木素操作简单，快速去除木素。适应适应于各种木材及非木材植物纤维原料。于各种木材及非木材植物纤维原料。uGB/T GB/T 2677.10-19952677.10-1995(一一)原理原理 在在pH4-5pH4-5时时，用亚氯酸钠处理，用亚氯酸钠处理已抽提树脂已抽提树脂的试样，除的试样，除去所含去所含木素木素，定量地测定残留物（即综纤维素）含量。，定量地测定残留物（即综纤维素）含量。亚氯酸钠分解产生的二氧化氯与木素反应亚氯酸钠分解产生的二氧化氯与木素反应6NaClO2+H+HClO2+Na+4HClO2 2ClO2+HClO3+HCl
6、+H2O2:11:7(二二)仪器设备仪器设备恒温水浴、索氏抽提器、综纤维素测定仪恒温水浴、索氏抽提器、综纤维素测定仪 1G21G2玻璃滤器、真空泵、抽滤瓶玻璃滤器、真空泵、抽滤瓶(三三)实验试剂实验试剂2:12:1苯醇混合液、亚氯酸钠、冰醋酸、丙酮苯醇混合液、亚氯酸钠、冰醋酸、丙酮250mL250mL锥形瓶锥形瓶+25mL+25mL锥形瓶锥形瓶(四四)测定步骤测定步骤65mL 蒸馏水0.5mL 冰醋酸0.6g 亚氯酸钠75，1h旋转，摇晃0.5mL 冰醋酸0.6g 亚氯酸钠 无酸性丙酮3次木材纤维重复木材纤维重复四四次，非木材纤维重复次，非木材纤维重复三三次次试样变白，仍含有试样变白，仍含有2
7、-4%2-4%的木素的木素非木材原料测非木材原料测灰分灰分8(五五)结果计算结果计算同时进行两次测定，取算术平均值，精确至小数同时进行两次测定，取算术平均值，精确至小数点后第点后第二二位，绝对误差不超过位，绝对误差不超过0.4%0.4%。9注意事项注意事项1.1.酸性条件下酸性条件下进行，进行，加入加入足量的冰醋酸（足量的冰醋酸（0.5mL0.5mL），否则，否则亚氯酸钠分解不完全，木素不能被有效去除，试样不亚氯酸钠分解不完全，木素不能被有效去除，试样不变白，导致测定结果偏高。变白，导致测定结果偏高。2.2.亚氯酸钠为亚氯酸钠为0.6g0.6g（100%100%计算），实际加入量应按附录计算）
8、，实际加入量应按附录方法分析其含量（纯度）后计算得出。而商品一般纯方法分析其含量（纯度）后计算得出。而商品一般纯度为度为75%75%。1011注意事项注意事项3.3.水浴水浴时经常摇晃时经常摇晃，使反应均匀，小，使反应均匀，小锥形瓶充满锥形瓶充满黄色黄色有有 毒气毒气体体，应，应冷却、散冷却、散尽后尽后取下。取下。4.4.过滤过滤操作：操作：不过快，不吸不过快，不吸干。干。5.5.丙酮丙酮洗涤时，应控制丙酮用量少些，以洗涤时，应控制丙酮用量少些，以节约药品节约药品，并在，并在通风厨通风厨操作。操作。6.6.非木材原料灰分测定非木材原料灰分测定：过滤器放入坩埚一同灼烧：过滤器放入坩埚一同灼烧 综
9、纤维素移入坩埚进行综纤维素移入坩埚进行灼烧。灼烧。12亚氯酸钠纯度分析方法亚氯酸钠纯度分析方法见附录：p39 硫代硫酸钠标准溶液滴定聚戊糖含量的测定聚戊糖含量的测定第七节u半纤维素含量高的原料，半纤维素含量高的原料，碱法浆碱法浆得率得率高高，纸浆易，纸浆易吸水润胀吸水润胀，有利于有利于节省打浆动力消耗节省打浆动力消耗，同时成纸具有，同时成纸具有紧度高、透明度紧度高、透明度高高的特点。的特点。u半纤维素是指除半纤维素是指除纤维素和果胶纤维素和果胶以外的植物细胞壁聚糖，不同以外的植物细胞壁聚糖，不同种类植物，其含量和结构不同。经水解可生成多种单糖，其种类植物，其含量和结构不同。经水解可生成多种单糖
10、，其中有中有五碳糖五碳糖（木糖和阿拉伯糖）和（木糖和阿拉伯糖）和六碳糖（六碳糖（甘露糖、葡萄糖、甘露糖、葡萄糖、半乳糖、鼠李糖）。半乳糖、鼠李糖）。1314u聚戊糖是半纤维素中聚戊糖是半纤维素中五碳糖组成五碳糖组成的高聚物的总称的高聚物的总称。u针叶针叶木半纤维素含量木半纤维素含量15-20%15-20%，以，以聚甘露糖（六）聚甘露糖（六）为为主，阔叶木和非木材原料半纤维素含量主，阔叶木和非木材原料半纤维素含量20-30%20-30%，以，以聚木糖（五）聚木糖（五）为主为主。因此对于。因此对于后者来说后者来说，测定聚戊，测定聚戊糖含量对表征半纤维素含量更具有实际意义。糖含量对表征半纤维素含量更
11、具有实际意义。u针叶木聚戊糖含量为针叶木聚戊糖含量为8-12%8-12%，阔叶木为，阔叶木为12%-26%12%-26%，禾，禾本科植物为本科植物为18-26%18-26%。15u测定聚戊糖含量通常采用测定聚戊糖含量通常采用12%12%盐酸水解盐酸水解的方法，它测的方法，它测定的是半纤维素中定的是半纤维素中五碳糖五碳糖的总量。想测定半纤维素的总量。想测定半纤维素中各种单糖的组分，则需先将试样酸水解为中各种单糖的组分，则需先将试样酸水解为单糖单糖，然后采用然后采用气、液相色谱法气、液相色谱法。造纸造纸原料聚戊糖含量的原料聚戊糖含量的测定测定 GB/T 2677.9-1994GB/T 2677.9
12、-1994 容量法和容量法和分光光度法分光光度法(一一)聚戊糖转化为糠醛的原理聚戊糖转化为糠醛的原理将试样与将试样与12%12%盐酸共沸盐酸共沸，使试样中的聚戊糖转化，使试样中的聚戊糖转化戊糖戊糖，戊糖，戊糖进一步水解转化为为进一步水解转化为为糠醛糠醛，用，用容量法或比色法容量法或比色法定量地测定蒸定量地测定蒸馏出来的馏出来的糠醛含量糠醛含量，然后，然后换算换算成多戊糖含量。成多戊糖含量。戊糖戊糖糠醛糠醛(C5H8O4)n+nH2O n C5H10O5 n C5H4O2聚戊糖聚戊糖HclHcl戊糖戊糖糠醛糠醛17(二二)影响蒸馏的因素影响蒸馏的因素1.1.盐酸浓度的影响。盐酸浓度的影响。采取措
13、施：（采取措施：（1 1）加入一定量的）加入一定量的食盐食盐，保持酸浓度恒定，提高溶液沸点，达到较高转化温度的保持酸浓度恒定，提高溶液沸点，达到较高转化温度的要求。（要求。（2 2）严格控制严格控制补加补加盐酸的盐酸的时间和数量时间和数量。2.2.蒸馏速度的影响。蒸馏速度的影响。严格控制严格控制30mL/10min30mL/10min，300-360mL300-360mL（1-1-2g2g试样），温度试样），温度164-166164-166（162162），过高则分解。），过高则分解。3.3.其他挥发物质的影响。其他挥发物质的影响。一类是还有其他可以形成糠醛物一类是还有其他可以形成糠醛物质：质
14、：聚甲基戊糖、聚糖醛酸、聚己糖聚甲基戊糖、聚糖醛酸、聚己糖等（等（结果偏高结果偏高）。）。另一类是另一类是木素、丹宁可与糠醛木素、丹宁可与糠醛缩合，减少其蒸馏量（缩合，减少其蒸馏量（结结果偏低果偏低）。容量法（溴化法）容量法（溴化法）(一一)测定原理测定原理 溴化法是基于加入溴化法是基于加入一定量溴化物与溴酸盐混合液于含有糠一定量溴化物与溴酸盐混合液于含有糠醛醛的馏出液中，溴即按下式析出：的馏出液中，溴即按下式析出：5KBr+KBrO5KBr+KBrO3 3 +6HCl +6HCl 6KCl+6KCl+3Br3Br2 2 +3H +3H2 2O O 析出析出的的溴与溴与糠醛糠醛发生发生如下如下
15、加成反应加成反应18简便简便、迅速、准确、迅速、准确溴与糠醛的加成反应。因反应条件不同而异溴与糠醛的加成反应。因反应条件不同而异。a.a.当糠醛溶液在当糠醛溶液在室温室温下与过量溴作用下与过量溴作用 1 1 小时，则小时，则 1 1 摩尔糠摩尔糠醛与醛与 4 4 摩尔溴原子化合摩尔溴原子化合。b.b.如在温度如在温度 0 02 2 时作用时作用 5 5 分钟，则分钟，则 1 1 摩尔糠醛将与摩尔糠醛将与 2 2 摩尔的溴原子化合：摩尔的溴原子化合：4Br12Br1四四溴化糠醛溴化糠醛二二溴化糠醛溴化糠醛四四溴化溴化法法二溴化二溴化法法20过剩的溴在加入过剩的溴在加入碘化钾碘化钾后，立即后，立即
16、析出碘析出碘，然后用，然后用硫代硫代硫酸钠硫酸钠溶液滴定析出的碘，既可求出溴的消耗量，进溶液滴定析出的碘，既可求出溴的消耗量，进而再推算出原料中多戊糖的含量。而再推算出原料中多戊糖的含量。碘化钾碘化钾碘碘硫代硫酸钠硫代硫酸钠21二溴化法准确度高二溴化法准确度高，用已知糠醛含量的溶液进行测定，其误，用已知糠醛含量的溶液进行测定，其误差差小于小于 0.4%0.4%，而且溴化，而且溴化时间由时间由5 5分钟延长分钟延长至至 60 60 分钟分钟，溴的，溴的进一步被消耗量亦很少，故一般认为进一步被消耗量亦很少，故一般认为二溴化法较四溴化二溴化法较四溴化法佳法佳，但四溴化法如能严格控制溴化但四溴化法如能
17、严格控制溴化温度温度为为 20202525，其准确度其准确度也基本符合要求。也基本符合要求。2222(二二)仪器设备仪器设备糠醛蒸馏装置（糠醛蒸馏装置（圆底烧瓶圆底烧瓶500mL500mL、蛇形冷凝器、分液漏斗、蛇形冷凝器、分液漏斗60mL60mL、锥形瓶、锥形瓶500mL500mL，有，有30mL30mL间隔间隔刻度刻度)密度计、电炉、水浴锅、容量瓶、滴定管密度计、电炉、水浴锅、容量瓶、滴定管圆底圆底烧瓶烧瓶蛇形冷凝器蛇形冷凝器分液漏斗分液漏斗锥形瓶锥形瓶电炉电炉23(三三)实验试剂实验试剂12%12%盐酸：盐酸：307mL307mL盐酸盐酸11mol/L11mol/L盐酸溶液：盐酸溶液：9
18、15mL915mL浓盐酸浓盐酸加水稀释至加水稀释至1000mL1000mL溴酸钠溴酸钠-溴化钠溶液：溴化钠溶液：2.5g2.5g溴酸钠溴酸钠+12.0g+12.0g溴化钠溴化钠1000mL1000mL容量瓶容量瓶0.1mol/L0.1mol/L硫代硫酸钠标准溶液：硫代硫酸钠标准溶液：25.0g25.0g硫代硫酸钠硫代硫酸钠+0.1g+0.1g碳酸钠碳酸钠1000mL1000mL蒸馏水，蒸馏水，静静置置1 1周，周，过滤标定。过滤标定。乙酸苯胺溶液：乙酸苯胺溶液：1mL1mL蒸馏苯胺蒸馏苯胺9mL9mL冰乙酸冰乙酸10g/L10g/L酚酞指示剂：酚酞指示剂：0.1g0.1g酚酞酚酞100mL 5
19、0%100mL 50%乙醇乙醇100g/L100g/L碘化钾、碘化钾、5g/L5g/L淀粉、淀粉、95%95%乙醇、氯化钠乙醇、氯化钠(四四)实验步骤实验步骤冷凝器分液漏斗一一 糠醛蒸馏糠醛蒸馏24共10次12%或12%取取1mL1mL馏出液，加入馏出液，加入1-21-2滴酚酞，滴入氢氧化钠，滴酚酞，滴入氢氧化钠，恰显微红色，加入恰显微红色，加入1mL1mL乙酸苯胺乙酸苯胺，1min1min后若后若为为红色，则继续，若为无色，则结束。红色，则继续，若为无色，则结束。糠醛糠醛与乙酸苯胺与乙酸苯胺反应反应呈鲜红色呈鲜红色二溴化法二溴化法200mL200mL馏出液馏出液1000mL1000mL锥形瓶
20、锥形瓶250g250g蒸馏水碎冰蒸馏水碎冰25 mL25 mL溴酸钠溴酸钠-溴化钠溴化钠0密封暗处密封暗处5min5min10mL10mL碘化钾碘化钾密封暗处密封暗处5min5min硫代硫酸钠滴定硫代硫酸钠滴定浅黄色浅黄色蓝色蓝色2-3mL淀粉继续滴定继续滴定蓝色消失蓝色消失另取另取200mL200mL盐酸溶液做空白实验盐酸溶液做空白实验二二 糠醛测定糠醛测定25终点终点大部分碘已反应完毕碘遇淀粉显蓝色26200mL200mL馏出液馏出液500mL500mL锥形瓶锥形瓶25mL25mL溴酸钠溴酸钠-溴化钠溴化钠密封暗处密封暗处1h1h10mL10mL碘化钾碘化钾密封暗处密封暗处5min5min
21、硫代硫酸钠滴定硫代硫酸钠滴定浅黄色浅黄色蓝色蓝色2-3mL淀粉继续滴定继续滴定蓝色消失蓝色消失20-2520-25四四溴化法溴化法4.2 4.2 糠醛测定糠醛测定27结束结束另取另取200mL200mL盐酸溶液做空白实验盐酸溶液做空白实验284.3 4.3 聚戊糖含量测定聚戊糖含量测定同时进行两次测定，取算术平均值，精确至小数同时进行两次测定，取算术平均值，精确至小数点后第点后第二二位，绝对误差不超过位，绝对误差不超过0.4%0.4%。29注意事项注意事项1.1.本本实验易出现误差，应严格控制实验易出现误差，应严格控制蒸馏速度、补加盐酸时间蒸馏速度、补加盐酸时间和数量和数量，以保证最佳的糠醛得
22、率。，以保证最佳的糠醛得率。2.2.蒸馏过程易蒸馏过程易爆沸爆沸，可在圆底烧瓶里添加，可在圆底烧瓶里添加玻璃珠玻璃珠。3.3.糠醛蒸汽外逸糠醛蒸汽外逸，是造成糠醛得率偏低的主要原因，检查密，是造成糠醛得率偏低的主要原因，检查密封性，防止蒸汽外逸。封性，防止蒸汽外逸。可在圆底烧瓶磨口处用可在圆底烧瓶磨口处用12%12%盐酸封口盐酸封口，并用润湿的，并用润湿的pHpH试纸置于试纸置于磨口附近（不要与瓶口接触），测试有磨口附近（不要与瓶口接触），测试有无酸性气体无酸性气体逸出。如逸出。如pHpH纸显红色则表明磨口处不够严密，如逸气严重，应更换仪器。纸显红色则表明磨口处不够严密，如逸气严重，应更换仪器
23、。重要重要30注意注意事项事项4.4.溴化溴化法严格控制温度和时间。四溴化法是法严格控制温度和时间。四溴化法是20-2520-25，二溴化法是二溴化法是0 0（有冰块）。（有冰块）。5.5.糠醛糠醛蒸馏温度蒸馏温度164-166164-166，甘油浴加热或者空气浴加，甘油浴加热或者空气浴加热。热。6.6.滴定注意事项滴定注意事项31321.1.滴定滴定管架上的滴定管，左碱式，右酸式。管架上的滴定管，左碱式，右酸式。2.2.观看观看液面位置：视线与液体凹液面的最低处平行。液面位置：视线与液体凹液面的最低处平行。3.3.酸式酸式滴定管的使用，右手拿住锥形瓶颈，向同一方向转动。左手旋开（或关闭）滴定
24、管的使用，右手拿住锥形瓶颈，向同一方向转动。左手旋开（或关闭）活塞，使滴定液逐滴加入活塞，使滴定液逐滴加入。4.4.碱碱式滴定管的使用，左手挤捏玻璃球处的橡皮管，使液体逐滴式滴定管的使用，左手挤捏玻璃球处的橡皮管，使液体逐滴下降。下降。5.5.滴定管滴定管下端下端不能有气泡不能有气泡。酸式酸式滴定管通过滴定管通过快速快速放放液液赶走管中赶走管中的的气泡气泡；碱式碱式滴定管通过滴定管通过轻轻轻轻抬起尖嘴玻璃管抬起尖嘴玻璃管，并用手指，并用手指挤压玻璃球挤压玻璃球，赶走管中赶走管中气泡。气泡。6.6.滴定管不同于量筒，其滴定管不同于量筒，其读数从上到下是由读数从上到下是由小变小变大。大。33 注意
25、1.1.滴定管滴定管用后应立即洗净。用后应立即洗净。2.2.酸式酸式滴定管滴定管不得用于装碱性溶液不得用于装碱性溶液，因为玻璃的磨口部分易，因为玻璃的磨口部分易被被碱性溶液腐蚀碱性溶液腐蚀，使塞子无法转动使塞子无法转动。3.3.碱碱式滴定管不宜于装式滴定管不宜于装对橡皮管有腐蚀性对橡皮管有腐蚀性（强氧化性或酸性强氧化性或酸性）的溶液，如的溶液，如碘、高锰酸钾、硝酸银和盐酸碘、高锰酸钾、硝酸银和盐酸等。等。硫代硫酸钠的标定：硫代硫酸钠的标定：基准碘酸钾基准碘酸钾341 1硫代硫酸钠溶液硫代硫酸钠溶液的的配制配制称取称取5 5个个结晶水的结晶水的硫代硫酸钠硫代硫酸钠（NaNa2 2S S2 20
26、03 35H5H2 20)0)25g 25g 及及无水碳酸钠无水碳酸钠（NaNa2 2C0C03 3 )0.1g0.1g,溶解于溶解于1000 mL1000 mL水中，并水中，并慢慢煮沸慢慢煮沸10 min10 min。冷却后，将溶液保存于有玻璃塞的。冷却后，将溶液保存于有玻璃塞的棕色试剂瓶棕色试剂瓶中，放置数日后过滤备用中，放置数日后过滤备用。352 2 硫代硫酸钠硫代硫酸钠溶液溶液的标定的标定将已在将已在120120干燥至恒重的干燥至恒重的基准基准碘酸钾碘酸钾0.2 g0.2 g（称准至（称准至0.0001g0.0001g)，置于，置于 500mL 500mL 碘量瓶碘量瓶中，中，加入加入
27、200mL200mL水水使之使之溶解，然后溶解，然后加加入入1.5mL1.5mL分析纯盐酸分析纯盐酸（密度（密度1.19 g/mL)1.19 g/mL)，再加入再加入10%10%碘化钾碘化钾溶液溶液 10mL,10mL,摇匀后塞紧瓶塞，静置摇匀后塞紧瓶塞，静置5min5min，用，用0.1moL/L0.1moL/L待待标定的硫代硫酸钠溶液滴定。在标定的硫代硫酸钠溶液滴定。在接近滴定终点时，加入新配制的接近滴定终点时，加入新配制的0.50.5淀粉溶液淀粉溶液3mL 3mL，然后继续滴定至然后继续滴定至蓝色蓝色刚好消失。刚好消失。3637纸浆聚纸浆聚戊糖含量的戊糖含量的测定测定 GB/T 745-
28、2003GB/T 745-2003 容量容量法法与造纸原料聚戊糖含量测定基本相似，与造纸原料聚戊糖含量测定基本相似，蒸馏取样量：蒸馏取样量：10%10%取取0.5g0.5g，小于，小于10%10%取取1g1g木素含量的测定木素含量的测定第八节38思考题思考题1 1 为什么要测定酸溶木素？为什么要测定酸溶木素？2 2 酸不溶木素和酸溶木素测定的原理分别是什么？酸不溶木素和酸溶木素测定的原理分别是什么？3 3 硫酸硫酸法测定木素含量的影响因素？法测定木素含量的影响因素？4 4 为什么测定酸为什么测定酸溶木素时，稀酸处理时溶木素时，稀酸处理时要采用敞口要采用敞口补加补加水水的方法？的方法？5 5 为
29、什么酸溶木素时，要选用为什么酸溶木素时，要选用205nm205nm处的吸收峰，而不选用处的吸收峰，而不选用280nm280nm处的处的?木素含量的测定木素含量的测定第八节u木素是造纸植物纤维原料的木素是造纸植物纤维原料的主要化学成分之一主要化学成分之一。是。是一种苯丙烷结构，芳香族化合物。一种苯丙烷结构，芳香族化合物。u一般针叶木木素含量为一般针叶木木素含量为25-35%25-35%，阔叶木为，阔叶木为18-22%18-22%，禾本科植物为禾本科植物为16-25%16-25%，稻草为，稻草为10%10%。u造纸过程不论采用何种制浆和漂白方法，大都伴随造纸过程不论采用何种制浆和漂白方法，大都伴随
30、木素的脱除和木素化学结构的变化木素的脱除和木素化学结构的变化，因此，木素含，因此，木素含量的测定是造纸工业重要的分析项目之一，对于制量的测定是造纸工业重要的分析项目之一，对于制浆浆造纸原料的评价和工艺过程优化及机理研究造纸原料的评价和工艺过程优化及机理研究有十有十分重要的意义。分重要的意义。39一一 木素定量分析的方法和依据木素定量分析的方法和依据木素定量木素定量测定方法测定方法化学法化学法物理法物理法间接法间接法直接法直接法浓无机酸与试样作用，聚糖水浓无机酸与试样作用，聚糖水解溶出，残渣即为木素含量。解溶出，残渣即为木素含量。72%硫酸克拉森木素测定纸浆硬度，其与木素含量测定纸浆硬度，其与木
31、素含量呈线性关系呈线性关系综纤维素含量综纤维素含量 甲氧基含量甲氧基含量 C/OC/O比值比值分光光度法，分光光度法，如紫外如紫外-205-205、280nm280nm有特征峰有特征峰红外红外-1500-1500、1600cm1600cm-1-1有特征峰有特征峰40紫外紫外红红外外u通常所指的木素含量是指硫酸法测定的通常所指的木素含量是指硫酸法测定的酸不溶木酸不溶木素素含量，然而近年来人们发现，在使用硫酸测定含量，然而近年来人们发现，在使用硫酸测定酸不溶木素时，部分酸不溶木素时，部分木素被酸溶解木素被酸溶解，这部分木素，这部分木素称之为称之为酸溶木素，这部分是不可以忽略的酸溶木素，这部分是不可
32、以忽略的。u特别是特别是对对非木材、阔叶木非木材、阔叶木以及以及亚硫酸盐纸浆亚硫酸盐纸浆来说，来说，酸溶木素含量较高，因此应以酸不溶木素含量及酸溶木素含量较高，因此应以酸不溶木素含量及酸溶木素含量之和来表示总木素含量。酸溶木素含量之和来表示总木素含量。4142浆种浆种总木素总木素克拉森木素克拉森木素酸溶木素酸溶木素酸溶木素酸溶木素%硫酸盐法鱼鳞松浆硫酸盐法鱼鳞松浆0.1610.1610.1610.1610 00 0 硫酸盐法白杨浆硫酸盐法白杨浆0.190.190.1610.1610.0290.02915 15 硫酸盐法荻浆硫酸盐法荻浆0.2010.2010.1760.1760.0250.025
33、12 12 碱性亚硫酸盐法荻浆碱性亚硫酸盐法荻浆0.1620.1620.1110.1110.0510.05131 31 中性亚硫酸盐法荻浆中性亚硫酸盐法荻浆0.1410.1410.1010.1010.040.0428 28 亚硫酸氢盐荻浆亚硫酸氢盐荻浆0.1420.1420.0370.0370.1050.10574 74 酸溶木素是不容忽视的酸溶木素是不容忽视的二二 造纸原料和纸浆酸不溶木素含量的测定造纸原料和纸浆酸不溶木素含量的测定GB/T 2677.8-1994 GB/T 2677.8-1994 和和 GB/T 747-2003GB/T 747-2003(一一)原理原理 用用72%(m/m
34、)72%(m/m)硫酸水解经苯硫酸水解经苯-醇混合液抽提过的试样，醇混合液抽提过的试样，然后进行过滤、干燥和称量，从而定量的测定残余物的质量然后进行过滤、干燥和称量，从而定量的测定残余物的质量。补充说明：补充说明：试样先经试样先经苯苯-醇抽提醇抽提去除有机溶剂（树脂、脂肪去除有机溶剂（树脂、脂肪和蜡等）；然后试样再经和蜡等）；然后试样再经硫酸水解硫酸水解，使聚糖（纤维素和半纤，使聚糖（纤维素和半纤维素）水解成单糖而溶出，剩余的残渣即为木素。维素）水解成单糖而溶出，剩余的残渣即为木素。43适合适合各种未漂纸浆，但各种未漂纸浆，但不适合不适合仅含有少量木素的仅含有少量木素的漂白纸浆漂白纸浆。44第
35、一步：第一步：72%72%硫酸，硫酸，18-2018-20，木材和纸浆，木材和纸浆2h2h，非木材，非木材2.5h2.5h，使部分聚糖水解成，使部分聚糖水解成糊精状糊精状；第二步：第二步：稀酸稀酸3%3%，煮沸，煮沸4h4h，使聚糖全部水解成，使聚糖全部水解成单糖单糖。酸酸水解步骤水解步骤(二二)影响因素影响因素1 1 酸浓度酸浓度72%72%硫酸硫酸 +3%+3%稀硫酸稀硫酸浓度过大浓度过大，则纤维素和半纤维素容易炭化，则纤维素和半纤维素容易炭化，浓度过小浓度过小，则水解所需时间延长或者水解不完全。则水解所需时间延长或者水解不完全。措施一：安装冷凝器，使气体冷凝回流措施一：安装冷凝器，使气体
36、冷凝回流措施二：加水补充，总体积不变。措施二：加水补充，总体积不变。注：测定酸溶木素含量时，只能采用措施二。注：测定酸溶木素含量时，只能采用措施二。避免酸水解产物（糠醛、呋喃醛）对紫外光谱的影响避免酸水解产物（糠醛、呋喃醛）对紫外光谱的影响。452 2 水解温度和时间水解温度和时间u72%72%硫酸硫酸 ：水解温度：水解温度18-2018-20，2-2.5h2-2.5h，温度过高，温度过高，则产物颜色加深，聚糖炭化。则产物颜色加深，聚糖炭化。u3%3%稀硫酸稀硫酸：水解煮沸时间：水解煮沸时间4h4h，时间过长，则水解，时间过长，则水解的单糖炭化，导致产物颜色加深，结果偏高。的单糖炭化，导致产物
37、颜色加深，结果偏高。酸浓度越高酸浓度越高，水解温度越低，处理时间越短。，水解温度越低，处理时间越短。酸浓度一定酸浓度一定，温度越高，处理时间越短。，温度越高，处理时间越短。463 3 加酸量加酸量应保证足够的浓酸用量，但酸量过多，稀释体积变应保证足够的浓酸用量，但酸量过多，稀释体积变大，造成分析的不便。一般大，造成分析的不便。一般1g1g试样需用酸试样需用酸15-20ml15-20ml（原料（原料15mL15mL，纸浆，纸浆2020mLmL）4 4 少量成分的影响少量成分的影响树脂、脂肪、蜡等无机酸不能去除树脂、脂肪、蜡等无机酸不能去除有机溶剂抽提有机溶剂抽提存在于木素中的灰分不能去除存在于木
38、素中的灰分不能去除测酸不溶木素的测酸不溶木素的灰分含量灰分含量47(三三)仪器设备仪器设备多孔水浴锅、索氏抽提器、锥形瓶、多孔水浴锅、索氏抽提器、锥形瓶、量筒、电热板、精密密度计量筒、电热板、精密密度计4849(四四)实验试剂实验试剂 2:1 2:1苯苯-醇混合溶液醇混合溶液 72%72%硫酸：密度硫酸：密度1.63381.63380.0012g0.0012g/mL/mL，100g/L 100g/L 氯化钡溶液氯化钡溶液 定量滤纸、定性滤纸、定量滤纸、定性滤纸、pHpH试纸试纸665mL665mL浓硫酸浓硫酸300mL300mL蒸馏水蒸馏水密度计密度计95-98%加酸或水调节加酸或水调节 定量
39、滤纸和定性滤纸的区别主要在于定量滤纸和定性滤纸的区别主要在于灰化后产生灰分的量灰化后产生灰分的量。定性定性滤纸不超过滤纸不超过0.13%0.13%，定量滤纸不，定量滤纸不超过超过0.01%0.01%。定性滤纸用于定性滤纸用于定性化学分析和相应的过滤分离定性化学分析和相应的过滤分离；定量滤纸；定量滤纸用于用于定量定量化学分析中化学分析中重量法重量法分析试验和相应的分析试验。分析试验和相应的分析试验。(五五)实验步骤实验步骤1.1.试样处理试样处理准确称取原料称准确称取原料称1g1g或或纸浆称纸浆称2g2g，苯醇抽提，苯醇抽提6h6h，将试样风干。，将试样风干。2.2.试样水解试样水解风干试样风干
40、试样100mL100mL锥形锥形瓶瓶12-1512-15，72%72%硫酸，硫酸，15mL15mL18-2018-20水浴，水浴，振荡振荡纸浆纸浆250mL250mL纸浆纸浆40mL40mL木木/纸浆纸浆2h2h，非木非木2.5h2.5h1000mL1000mL锥形瓶锥形瓶加水总加水总575mL575mL煮沸煮沸4h4h纸浆纸浆2000mL2000mL漂洗纸浆纸浆1540mL1540mL静静置沉淀置沉淀回流或加水补充50密封返回3 3.酸不溶木素的过滤及恒重酸不溶木素的过滤及恒重过滤过滤热洗，检测热洗，检测烘干恒重烘干恒重氯化钡检测洗液，氯化钡检测洗液，pHpH试纸检测滤纸边缘试纸检测滤纸边缘
41、定量滤纸先定量滤纸先3%3%硫酸洗涤硫酸洗涤3-43-4，后热水洗涤，烘干恒重。，后热水洗涤，烘干恒重。灰分测量灰分测量非木材原料，非木材原料，5755752525，4h4h非非木材纸浆，木材纸浆，9009002525，4h4h51BaCl2+H2SO4=BaSO4+2HCl（白色沉淀白色沉淀）(六六)结果计算结果计算同时进行两次测定，取算术平均值，精确至小数同时进行两次测定，取算术平均值，精确至小数点后第点后第二二位，绝对误差不超过位，绝对误差不超过0.2%0.2%。52注意事项注意事项l 浓酸处理：试样全部润湿，不要过高。严格控制浓酸处理：试样全部润湿，不要过高。严格控制酸浓度酸浓度、水解
42、温度和水解时间水解温度和水解时间。l 稀酸处理：注意调节电热板温度，溶液沸腾而稀酸处理：注意调节电热板温度，溶液沸腾而不溢出不溢出。l 如需测定酸溶解木素，做如需测定酸溶解木素，做标记标记，不断，不断加热水补充加热水补充。l 注意木素残渣的注意木素残渣的过滤过滤和洗涤速度。（倾泻法）和洗涤速度。（倾泻法）l 木素残渣和滤纸洗涤木素残渣和滤纸洗涤不呈酸性不呈酸性，否则烘箱干燥，否则烘箱干燥变黑变黑，影，影响测定结果。响测定结果。53三三 造纸原料和纸浆酸溶木素含量的测定造纸原料和纸浆酸溶木素含量的测定GB/T 10337-2008GB/T 10337-2008u酸溶木素一部分来源于酸溶木素一部分
43、来源于植物纤维原料植物纤维原料开始就含有的，一部分开始就含有的，一部分来源与制浆造纸过程中由原来来源与制浆造纸过程中由原来木素降解或改性木素降解或改性而来的。而来的。u酸溶木素分子量酸溶木素分子量较小较小，而酸不溶木素分子量，而酸不溶木素分子量较大较大，有些是木，有些是木素素-碳水化合物复合体。碳水化合物复合体。u针叶针叶木含量木含量0.30.3%，占总木素的，占总木素的1%1%左右，阔叶木为左右，阔叶木为2-5%2-5%，占总，占总木素的木素的10-20%10-20%，禾草类为，禾草类为2-4%2-4%，韧皮纤维原料为，韧皮纤维原料为4%4%。u亚硫酸盐法半化学浆亚硫酸盐法半化学浆和和磺化化
44、机浆磺化化机浆中较高，而硫酸盐纸浆中中较高，而硫酸盐纸浆中较少。较少。5455u酸溶木素在不同的蒸煮方法中变化规律不同。酸溶木素在不同的蒸煮方法中变化规律不同。1.1.烧碱法和硫酸盐法制浆烧碱法和硫酸盐法制浆：随蒸煮时间延长，酸溶木素含：随蒸煮时间延长，酸溶木素含量量下降下降，成浆含量原料含量。，成浆含量原料含量。2.2.中性亚硫酸盐法、碱性亚硫酸盐法和亚硫酸氢盐法制浆中性亚硫酸盐法、碱性亚硫酸盐法和亚硫酸氢盐法制浆：先上升，达到最高值，后下降先上升，达到最高值，后下降。u据据研究，亚硫酸盐制浆过程中，研究，亚硫酸盐制浆过程中，酸溶木素含量与木素磺酸盐酸溶木素含量与木素磺酸盐基含量变化规律相同
45、基含量变化规律相同，即其，即其主要成分是木素磺酸盐主要成分是木素磺酸盐。意义：意义：对于对于阔叶木和草类原料、亚硫酸盐法制浆阔叶木和草类原料、亚硫酸盐法制浆，酸溶木素，酸溶木素的测定具有重要意义的测定具有重要意义。(一一)原理原理 参照参照标准分离造纸原料或纸浆中酸不溶木素后标准分离造纸原料或纸浆中酸不溶木素后得到得到的滤液的滤液，在波长，在波长205nm205nm下下测定紫外光的吸收值。吸收值与滤测定紫外光的吸收值。吸收值与滤液中液中3%3%硫酸溶解的硫酸溶解的木素含量有木素含量有关。关。56 根据朗伯根据朗伯-比耳定律，可求得滤液中酸溶木素含量比耳定律，可求得滤液中酸溶木素含量为排除水解产
46、物糠为排除水解产物糠醛、呋喃醛等的影醛、呋喃醛等的影响，不采用回流操响，不采用回流操作。此 外 选 用作。此 外 选 用2 0 5 n m2 0 5 n m 而 不 选 用而 不 选 用280nm280nm的特征峰。的特征峰。(二二)实验试剂实验试剂3%3%硫酸溶液硫酸溶液:17.3mL:17.3mL浓硫酸浓硫酸分析纯、蒸馏水分析纯、蒸馏水5 500mL00mL蒸馏水蒸馏水稀释至稀释至1000mL1000mL冷却(三三)实验试剂实验试剂紫紫外分光光度计外分光光度计(四四)实验步骤实验步骤酸不溶木素测定步骤酸不溶木素测定步骤上清液上清液过滤过滤澄清滤液澄清滤液3%3%硫酸滤液硫酸滤液参比吸收值吸
47、收值3%3%硫酸硫酸调节调节0.2-0.70.2-0.7石英比色皿石英比色皿5758(五五)结果计算结果计算测定测定两两次，次，取取算术平均值，算术平均值，精确至第精确至第一一位，位，小数。小数。59注意事项注意事项l 酸溶木素所用滤液，在酸溶木素所用滤液，在3%3%硫酸水解时，不用回流煮沸，硫酸水解时，不用回流煮沸，而要而要加水补充加水补充，防止防止糖类水解产物对吸光度的糖类水解产物对吸光度的干扰干扰。l 控制吸光度值控制吸光度值0.2-0.70.2-0.7之间，据经验，针叶木为之间，据经验，针叶木为2 2，阔叶，阔叶木为木为1010，禾草类为，禾草类为5-105-10。l 110L/(gcm)110L/(gcm)是大量木材原料吸收系数的平均值，非木是大量木材原料吸收系数的平均值，非木材原料也使用该数据。材原料也使用该数据。l 滤液放置滤液放置数日甚至数月数日甚至数月不会对酸溶木素的测定造成明显不会对酸溶木素的测定造成明显影响。影响。
