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China Pulp & Paper　Vol.26, No.12, 2007

但遗憾的是，目前许多草浆生产企业对备料工序的重
要性缺乏足够认识，给后续生产造成许多麻烦。研究
开发更有效的草类纤维原料的备料除尘设备是做好草
浆生产的重要课题。

2　禾草类纤维与木材制浆的差异

文献 [9] 的研究结果显示，禾草类纤维的脱木素

阶段性和速度与木材有很大差别，如麦草在碱法制
浆时，100℃保温 1h 则有 70％的木素溶出，为主要
脱木素阶段；当升温至 160℃时，或在 140℃时保温
1h，脱木素率则达到 90％；160℃后的保温阶段只能
再脱除 2％ ~3％的木素，为残余脱木素阶段。而针叶
材 (140℃以前 ) 仅有 20％ ~25％的木素溶出，其主要
脱木素阶段，在升温至 165℃及其保温前期，可溶出
60％ ~70％木素；165℃保温后期为残余脱木素阶段，
可溶出 10％ ~15％的木素。所以可将草类原料制浆脱
木素分为主要脱木素阶段、补充脱木素阶段和残余脱
木素阶段，以示与木材制浆阶段性 ( 初始脱木素阶段、
主要脱木素和残余脱木素阶段 ) 的差异。禾草类纤维
与木材制浆的显著差别，主要由以下原因造成：

(1)  草类纤维中含有大量碱易溶木素 ( 即常温下

1％ NaOH 可抽提出的部分 )。文献 [10] 的研究结果
表明，麦草在常温下碱抽提 48 h 即有 63％木素溶出，
其中有近 60％的木素以 LCC 的形式存在，游离木素
仅占 35％ ~ 40％。最早脱除的木素是相对分子质量
最低的组分，而残余在纸浆中的木素是难以溶出的高
分子组分；测定木素结构官能团表明，碱易溶木素中
酚羟基、羧基、醇羟基等亲水基团含量高；而且碱易
溶木素中含有较多的 α- 酯键、α- 醚键等不稳定键。
因此，这部分木素在缓和的碱性条件下很容易溶出，
而木材中这种木素的含量却很少。

(2) 草类原料在蒸煮时纤维不易解离。针叶材的

脱木素率达到 85％左右即可使纤维解离，而草类纤维
则必须达到 90％以上甚至更高。其主要原因是由于它
们脱木素区域的化学特性不同

[9]

。区域化学是研究不

同区域内化学反应特性的科学；制浆化学中是指纤维
细胞内不同微区的脱木素反应的差异，即纤维细胞壁
和细胞间层的木素脱除反应性能的差异，区域化学可
以解释为什么草类制浆与木材的纤维解离点脱木素率
要求有所不同。比较云杉和麦草细胞壁各区域脱木素
性质可知

[11]

，云杉脱木素在蒸煮初期次生壁 (S 层 )

的脱木素速度比胞间层 (ML) 要快得多；蒸煮中后期
( 大约总脱木素率达到 50％以后 )ML 层中的木素急速

脱除，而 S 层中的木素仅缓慢下降，当总脱木素率到
80％以后，S 层中的木素浓度已基本不变，ML 层中
的木素已经剩余很少，此时纤维已经解离，浆料中的
木素含量主要由 S 层含量决定；所以木材浆料中的残
余木素主要存在于次生壁中；而麦草的 S 层和 ML 层
木素是在相同速率下脱除，这是由于麦草秸秆组织疏
松，制浆时药液渗透路线与木材不同；麦草 ML 层的
木素浓度比其 S 层要高 2.45 倍，两者以相同的速度脱
除，当总脱木素率为 80％时，ML 层的木素浓度与总
脱木素率为 30％时 S 层的木素浓度相同。要使 ML 层
木素浓度达到较低时，纤维才能解离，所以此时 S 层
的木素浓度必然要降至更低。

因此，草类纤维蒸煮时只有在总脱木素率达到很

高时，ML 层木素浓度才能达到纤维解离的要求；同
时，草浆中的残余木素也不像木浆那样主要存在于 S
层，而是在 ML 层和 S 层都存在。这是造成草类未漂
浆的木素含量比木浆少，漂白剂用量小的主要原因

[12]

。

(3) 草浆中残余木素主要是降解了的相对分子质

量较小的木素含量。文献 [13] 分析了原料、除去碱易
溶木素后的半浆和成浆中残余木素，结果表明，残余
木素中的低分子部分 ( 酸溶木素 ) 含量很高，而 LCC
的含量却很少，这一点与木浆有很大不同。木素相对
分子质量的变化表明，在低温蒸煮阶段，由于低分子
木素溶出，使半浆中的平均相对分子质量变大。在高
温蒸煮阶段，浆料中的大分子木素又发生了碎片化反
应，同时也发生缩合反应，因此成浆中的木素是缩合
程度较高而相对分子质量较低的降解木素，最后从纤
维内部以扩散方式溶于黑液中。研究表明，成浆中的
残余木素最少有一部分是还未来得及从细胞壁内扩散
出来的降解木素。如果将成浆在 NaOH 存在、 75℃
下处理 1 h，则约 1/3 木素溶解于碱液中。

前述各研究结果表明，麦草中的大部分木素由于

相对分子质量小，可以在缓和的碱条件下溶出。但若
用化学法制浆，必须除去 90％ ~95％的木素才能使纤
维解离，因为剩余的这部分较高相对分子质量的木素
需要在较高的温度下降解后才能溶出。最后残留在草
浆中的木素量比木浆少，而且在蒸煮后期木素溶出量
很少，但却造成较多的浆得率损失，因而草类纤维制
浆没有必要采用很高的温度和较长的保温时间即可成
浆。草类纤维制浆的最佳工艺应该是在蒸煮过程中除
去 85％左右的木素，然后用氧脱木素的办法制成。这
种工艺不但浆得率高，而且浆料的滤水性能好，黑液
提取率高。