一种快速测定造纸原料浸渍程度的方法技术

本发明专利技术涉及一种测定造纸原料浸渍程度的方法，具体是指可以对不同预浸渍方法对原料的浸渍效果做出快速评价的方法。其特征在于选择规定尺寸的测定原料；分别测定ρｌ、ρｄｃ、ρｗ和既定时间点原料的ｍｌ／ｍｄｃ值，然后采用浸渍程度的数学模型计算既定时间点的原料浸渍程度；或者分别测定ρｌ、ρｄｃ、ρｗ和不同时间点原料的ｍｌ／ｍｄｃ值，然后采用浸渍程度的数学模型计算不同时间点的原料浸渍程度，最后用Ｏｒｉｇｉｎ软件对所得数据进行非线性拟合，确定非线性方程中的ｙ０、Ａ１、ｔ１、Ａ２、ｔ２参数，从而得到拟合方程，用此拟合方程计算得到的任何时间点的原料的浸渍程度。利用本发明专利技术可以用相对简单的模型快速计算造纸原料的浸渍程度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种测定造纸原料浸渍程度的方法，具体是指可以对不同预浸渍方法 对造纸原料的浸渍效果做出快速评价的方法。
技术介绍
化学药品在木片中的渗透和扩散在化学和化学机械浆中起着至关重要的作用。浸 渍影响化学药品在木片中分散的均勻性，从而最终影响制浆时间、能耗和成浆质量。化学药 品在木片中的传递主要由两个机理完成，一个是在压力梯度作用下的渗透机理，指的是液 体进入木片空穴的过程；另外一个是在浓度梯度作用下的扩散机理，指的是离子或可溶性 物质以水为介体向木片内部扩散的过程。在早期的研究中，研究者采用定性和定量的研究方法和技术，从实验条件、木材结 构和浸渍液体的性质等方面对浸渍过程的影响作了大量的探讨。然而，由于近几十年研究 者对制浆及后续过程的重点开发研究，液体的浸渍过程研究及相关技术的应用并没有实质 性的改变。得到木片浸渍程度最有效的方法是对需要测定的木片测量体积和孔隙率，然后测 定浸渍后进入孔隙的体积，从而得出木片的浸渍程度。然而这种方法有相当大的难度，其一 是木片的体积在不规则的情况下测定比较困难，其二是木片的孔隙率测定也比较困难，且 成本较高。近年来，随着人们对蒸煮前和机械处理前预浸渍重要性的认识的提高，一些研究 者试图对浸渍过程建立数学模型，以期深入研究木片的浸渍过程。但大部分数学模型是建 立在单独采用Poiseuille法则或Darcy法则和一些假设的基础上，计算过程复杂，且测定 结果与实际情况有所偏差。因此，在对浸渍过程进行数学建模时，需要综合考虑渗透和扩散 过程。从这个观点来看，建立一个综合的木片浸渍评价模型是非常必要的。
技术实现思路
本专利技术在对待测木片的绝干密度、真密度、浸渍前木片的质量、浸渍后木片的质 量、木片绝干质量和浸渍液密度进行测定的基础上，采用本专利技术建立的木片浸渍程度的数 学模型计算木片的浸渍程度。本专利技术同时也可以对不同时间点采用数学模型模型计算得到 的浸渍程度进行非线性拟合，从而得到任意时间点处更为精确的木片浸渍程度。本专利技术有 效避开了渗透和扩散这一复杂动态过程，只对浸渍结果进行计算，计算方法更为直接。通 过对这个数学模型所测定结果的计算机非线性拟合处理，还可得到了任意时间点的浸渍程 度。本专利技术可以用于准确的表征木片在浸渍液中的浸渍程度。而且，数学模型表达方程中 无体积项，从而可以用以计算不规则形状木片 的浸渍程度。模型还可以用于预测“渗透帮 助”技术对浸渍程度的影响。本专利技术的具体步骤①选择测定原料；②测定原料的绝干密度和真密度，所述真密度可以用表观密度或骨架密度代替；③选择浸渍液，并测定浸渍液的密度； ④测定浸渍前原料的质量，根据实际需要，浸渍前对原料进行预处理，然后对原料 进行浸渍，最后测定浸渍后原料的质量和原料浸渍后的绝干质量；⑤根据以上步骤所得数据和合理的假设建立数学模型；所述假设如下-木片浸渍前后体积和木片所包含物质不发生变化；_木材的真密度Pw = mw/vw，对于不同材种恒为相应的常数，SP pw= ps= pns =测定常数；-整个浸渍过程为等温过程；_液体向木片内部浸渍过程中，压缩气体体积被等体积的液体所取代，即Vv = Vx+Vg =常数；-在木片中，结合水和自由水密度相同；如浸渍液为其他液体，在整个浸渍过程 中，其密度不发生变化；建立的数学模型如下权利要求一种测定造纸原料浸渍程度的方法，其特征在于包括如下具体步骤①选择测定原料；②测定原料的绝干密度和真密度；③选择浸渍液，并测定浸渍液的密度；④测定浸渍前原料的质量，根据实际需要，浸渍前对原料进行预处理，然后对原料进行浸渍，最后测定浸渍后原料的质量和原料浸渍后的绝干质量；⑤根据以上步骤所得数据和合理的假设建立数学模型；所述假设如下 木片浸渍前后体积和木片所包含物质不发生变化； 木材的真密度ρw＝mw/vw，对于不同材种恒为相应的常数，即ρw＝ρs＝ρns＝测定常数； 整个浸渍过程为等温过程； 液体向木片内部浸渍过程中，压缩气体体积被等体积的液体所取代，即vv＝v1+vg＝常数； 在木片中，结合水和自由水密度相同；如浸渍液为其他液体，在整个浸渍过程中，其密度不发生变化；建立的数学模型如下式中P 原料浸渍程度。原料的浸渍程度定义为原料中的空穴被浸渍液所取代的比率，0≤P≤1P0 初始压力，Pa或atm；p 浸渍压力，Pa或atm；ρ1 浸渍液的密度，单位g/cm3或t/m3；ρdc 原料的绝干密度，单位g/cm3或t/m3；ρw 原料的骨架密度，单位g/cm3或t/m3，；m1/mdc 原料中水分与原料绝干质量的比值⑥根据上述数学模型计算原料在给定时间点的浸渍程度；⑦根据上述的方法计算3个以上不同时间点的浸渍程度，然后用Origin软件对所得数据采用ExpAssoc函数进行非线性拟合，确定给定非线性方程的y0、A1、t1、A2、t2参数，从而得到浸渍程度拟合方程，用此方程计算得到的任何时间点的原料的浸渍程度，非线性方程表达式如下式中y0、A1、t1、A2、t2为参数。F2010100011811C00011.tif,F2010100011811C00012.tif2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于测定原料是针叶材、阔叶材。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于不同预处理方法是预汽蒸、抽真空、添加表面活性剂或酶处理。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于原料的真密度采用压汞法进行测定，在缺 省时以固定值1.50g/cm3计算。全文摘要本专利技术涉及一种测定造纸原料浸渍程度的方法，具体是指可以对不同预浸渍方法对原料的浸渍效果做出快速评价的方法。其特征在于选择规定尺寸的测定原料；分别测定ρl、ρdc、ρw和既定时间点原料的ml/mdc值，然后采用浸渍程度的数学模型计算既定时间点的原料浸渍程度；或者分别测定ρl、ρdc、ρw和不同时间点原料的ml/mdc值，然后采用浸渍程度的数学模型计算不同时间点的原料浸渍程度，最后用Origin软件对所得数据进行非线性拟合，确定非线性方程中的y0、A1、t1、A2、t2参数，从而得到拟合方程，用此拟合方程计算得到的任何时间点的原料的浸渍程度。利用本专利技术可以用相对简单的模型快速计算造纸原料的浸渍程度。文档编号G01N5/02GK101988883SQ20101000118公开日2011年3月23日 申请日期2010年1月15日 优先权日2009年7月31日专利技术者吕卫军, 张勇, 曹春昱, 薛崇昀 申请人:中国制浆造纸研究院本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测定造纸原料浸渍程度的方法，其特征在于包括如下具体步骤：①选择测定原料；②测定原料的绝干密度和真密度；③选择浸渍液，并测定浸渍液的密度；④测定浸渍前原料的质量，根据实际需要，浸渍前对原料进行预处理，然后对原料进行浸渍，最后测定浸渍后原料的质量和原料浸渍后的绝干质量；⑤根据以上步骤所得数据和合理的假设建立数学模型；所述假设如下：－木片浸渍前后体积和木片所包含物质不发生变化；－木材的真密度ρ↓［ｗ］＝ｍ↓［ｗ］／ｖ↓［ｗ］，对于不同材种恒为相应的常数，即ρ↓［ｗ］＝ρ↓［ｓ］＝ρ↓［ｎｓ］＝测定常数；－整个浸渍过程为等温过程；－液体向木片内部浸渍过程中，压缩气体体积被等体积的液体所取代，即ｖ↓［ｖ］＝ｖ↓［１］＋ｖ↓［ｇ］＝常数；－在木片中，结合水和自由水密度相同；如浸渍液为其他液体，在整个浸渍过程中，其密度不发生变化；建立的数学模型如下：ｐ＝１－（１－ｍ↓［１］／ｍ↓［ｄｃ］（１／ρ↓［１］）（１／１／ρ↓［ｄｃ］－１／ρ↓［ｗ］））ｐ↓［０］／ｐ式中：Ｐ－原料浸渍程度。原料的浸渍程度定义为原料中的空穴被浸渍液所取代的比率，０≤Ｐ≤１Ｐ↓［０］－初始压力，Ｐａ或ａｔｍ；ｐ－浸渍压力，Ｐａ或ａｔｍ；ρ↓［１］－浸渍液的密度，单位ｇ／ｃｍ↑［３］或ｔ／ｍ↑［３］；ρ↓［ｄｃ］－原料的绝干密度，单位ｇ／ｃｍ↑［３］或ｔ／ｍ↑［３］；ρ↓［ｗ］－原料的骨架密度，单位ｇ／ｃｍ↑［３］或ｔ／ｍ↑［３］，；ｍ↓［１］／ｍ↓［ｄｃ］－原料中水分与原料绝干质量的比值⑥根据上述数学模型计算原料在给定时间点的浸渍程度；⑦根据上述的方法计算３个以上不同时间点的浸渍程度，然后用Ｏｒｉｇｉｎ软件对所得数据采用ＥｘｐＡｓｓｏｃ函数进行非线性拟合，确定给定非线性方程的ｙ↓［０］、Ａ↓［１］、ｔ↓［１］、Ａ↓［２］、ｔ↓［２］参数，从而得到浸渍程度拟合方程，用此方程计算得到的任何时间点的原料的浸渍程度，非线性方程表达式如下：ｙ＝ｙ↓［０］＋Ａ↓［１］（１－ｅ↑［ｘ／ｔ↓［１］］）＋Ａ↓［２］（１－ｅ↑［ｘ／ｔ↓［２］］）式中：ｙ↓［０］、Ａ↓［１］、ｔ↓［１］、Ａ↓［２］、ｔ↓［２］为参数。...

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕卫军，曹春昱，薛崇昀，张勇，
申请(专利权)人：中国制浆造纸研究院，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]