猱艺科枚
Journal of Green Science and Technology
第23卷第10期
2021年5月
椰衣原料造纸可行性探究
管若伶，员子平，张立農，黄逊伟，鬣方
（海南热带海洋学院海洋学科学技术学院，海南三亚572022）
摘要：指■出了长期以来木材资源的缺乏和环境污染一直是制约我国制浆造纸工业可持续发展的瓶颈，使用 可再生型资源是当前环境保护及资源可持续利用的重要举措，具有深远而重要的现实意义。为探究以椰
唐山一对一衣为原料的造纸技术的可行性。初步确定以碱法制浆为基础，以NaOH 含量为参考依据，使NaOH 含量分 别为1%、3%、5%、7%制定4组实验，对椰衣进行一定温度下蒸煮、磨浆、洗涤等工艺流程，并对纟氏浆部分
数据进行了测量。根据实验结果得出，以椰衣为原料造纸是可行的。在实验室阶段可以造出较粗糙的纸
张，并且在4组实验中从纸浆的得浆率，纤维长度、纸张效果等方面，综合得出了四组实验中当NaOH 含量
为3%时，以椰衣为原料，造纸的效果最好，为我国椰衣资源可再生利用提供新的思路。关键词：资源再生利用；椰衣；造纸；碱法制浆；纸浆
中图分类号:TQ352 文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2021）10-0196-04
1引言
近年来，大力发展绿色环保材料和相关高新技术产
业，已经成为当今全球人类共同关心的话题□，其中以
农作物秸秆等非木材原料生产纸浆，作为木材资源稀缺 国家的造纸工业可以说是解决造纸资源保障的有效途
径之一⑵，也是响应国家《造纸工业发展“十二五”规划》
对非木材资源合理利用的号召讯。我国椰子种植栽培 已有2000年左右的历史，主要种植地区集中在海南省，
其椰子产量占全国总量的90%以上。以2010年为例， 我国椰子种植面积约4.037万hn?，全国椰子总产量约
为2. 5亿个，其中海南省椰子种植面积3. 916万hm 2,
产量为2.3亿个椰子皮、果壳属于农业废弃物，通 常被当作其他垃圾丢弃或焚烧，既污染环境又造成资源
的极大浪费
椰壳干重含70%椰糠和30%椰衣纤维，每生产It
椰壳会有0. 85t 椰衣纤维和1. 9t 椰糠废弃物产生⑺o 椰衣纤维主要由纤维素、木质素、半纤维素等组成，椰衣
纤维具备较强的韧性和耐腐蚀，我国大部分椰衣纤维都 用来生产地毯、扫把、刷子、绳索和席子的纤维纱。李留
振等凹将椰衣纤维材料和栽种或喷播护坡植被技术相 结合，在废弃矿山、河流堤坝等边坡构建具备可持续生
长的防护系统，该技术不仅能使植物抵御雨水侵蚀，而 且这些椰衣纤维降解的有机物质还能为植被提供充足
的养料。国外还应用在制作沙发、床垫、隔音板的垫料
和防震包装材料等，如印度尼西亚用椰衣纤维生产出一 种磁化垫，对治疗风湿病、痔疮等病有一定效果。此 外，椰衣的木质素含量较高，可用来制造塑料薄膜和 生产金属木质素磺酸盐⑷。
如果能将椰衣在造纸方面充分利用，将会有效缓解 我国制浆造纸原料需求的压力。为了探讨以椰衣为原
料制浆的可行性及对纸浆性能的研究测试，本文以椰衣
为研究对象，以碱法制浆为基础，通过实验探讨以椰衣
为原料造纸的可行性，通过对纸浆的得浆率、pH 值，纤 维粗细等方面进行性能测定，为椰子皮纤维资源的合理
利用提供技术数据。
2实验
2.1实验原料与试剂
使用的原料均是海南三亚本地椰子（椰子种类分为
高种椰子、文椰2-4号共4个种类，本次实验所用椰子 种类为高种椰子），经过剥皮、去掉椰子壳、风干、粉碎处
理得到的椰衣。试剂为固体氢氧化钠分析纯，国药集团
化学试剂有限公司。
2.2实验仪器与设备
主要实验仪器与设备有：派普100型磨浆机，镇江
派普机械有限公司;DF-101S 集热式恒温加热磁力搅 拌器，上海力辰仪器科技有限公司；NDJ — 1旋转式粘 度计，上海米青科实业有限公司;T1000电子天平，上海
月梓电子科技有限公司；P —4030环保恒温平台，深圳 市安泰兴电子科技有限公司;BA210Digital 数码显微
镜，麦克奥迪实业集团有限公司。
2.3实验方案2.
3. 1 备料分组
将椰衣进行清洗、去除杂质、晾晒，使椰衣处于全干 状态，使用剪刀剪碎作为原料备用，并将处理好的原料汉英翻译在线
按照一定量分为四组。
疯狂动物城 百度云2.3.2蒸煮
配制NaOH 含量分别为1%、3%、5%、7%的溶液，
将准备好的四组实验原料分别放置在烧杯中，并加入一
定量事先调配好的NaOH 含量不同的溶液，使用DF-
101S 集热式恒温加热磁力搅拌器，蒸煮条件为第一段
收稿日期：2021-02-01
基金项目：海南省自然科学基金项目（编号：520QN278）；三亚市专项科研试制项目（编号：2018KS19）j 海南热带海洋学院校级引进学科带头人和
博士研究生科研启动项目（编号:RHDXB201810）
作者简介：管若伶（199O-），女，讲师，博士，研究方向为海水资源综合利用。
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管若伶，等：对椰衣原料造纸可行性的探究材料与工艺
升温30min至100°C，第二段升温30min升温至170°C，第三段恒温170°。共180min，不保温，期间使用配
置的剩余溶液弥补蒸煮过程中OH—的损失，使蒸煮液的量始终保持在烧杯中同一刻度。
2.3.3过滤、洗涤
将原料从蒸煮液中取出并过滤蒸煮液，减少原料的
损失确保数据的准确性，洗涤原料除去原料表面的蒸
煮液。
2.3.4磨浆
将洗涤好的原料放入派普100型磨浆机中，循环磨浆若干次，最后将磨浆机滤网、磨石清理干净。
2.3.5晾晒、称重
maple是什么意思将磨好的纸浆分别用烧杯盛放，并放在P-4030环保恒温平台上，宜至完全除去水分，之后使用电子天平
测量纸浆干重并记录数据。
2.3.6浸泡
将晾晒好的四组纸浆各称取一定量干纸浆，加入等
量的水，使用磁力搅拌器搅拌均匀，使四组实验纸浆水
分含量相同。
2.3.7测量数据并记录
使用pH计测量纸浆pH值，将纸浆分别通过20目、40目滤网，观察过滤情况，测试过滤情况。
2.4性能测试
2.4.1纸浆干重及得浆率
将磨好的纸浆分别用适合的烧杯盛放，并放在P-4030环保恒温平台上以40°C放置30〜40h直至完全除去水分，之后使用电子天平测量纸浆干重并记录
数据。
2. 4.2纸浆粗细度
将稀释后的纸浆分别通过20目、40目滤网，观察过滤情况。
2.4.3纸浆成纸
将4个实验组纸浆抄送成纸，将成品纸张晾晒至全干，观察成纸表面情况。
2.4.4纸浆纤维显微观察
取成品纸张样品，放置纤维镜下观察纤维长短，粗
细及分布情况。
3结果与讨论
本实验以碱法制浆为基础，通过备料分组、蒸煮、过滤、洗涤、磨浆、晾晒、称重、浸泡、测量数据并记录，进行4组对照实验，通过不同的性能测试，验证以椰衣为原料造纸的可行性
3.1椰子皮各组分含量分析
因为木塑复合材料的强度主要取决于植物纤维的强度、塑料基体的强度和它们之间的粘结强度口切，植物纤维强度越大，木塑复合材料力学性能越好。植物纤维强度取决于纤维素的含量，纤维素含量越高，植物纤维的强度就越大口口，所以纤维素含量较高的纤维，成浆效果会更好问，原料组分含量分析是判断是否可以作为原料的重要依据，表1所列为椰子皮各组分含量表。
表1椰衣纤维各组分含量％种类纤维含量半纤维含量木质素含量
椰衣39.014.034.0
3.2纸浆干重及得浆率
由图1和表2中可以了解到，在4组实验均使用15 g原料的情况下NaOH含量为3%的实验组得浆率最高，达到3&7%,NaOH含量为1%和7%的实验组得浆率相同。从得到的纸浆干重及得浆率可以知道，NaOH含量为3%实验组效果最好。
表2纸浆干重及得浆率
实验组（以NaOH
含量为依据）/%
原料用量/g纸浆干重/g得浆率/% 115.0 5.134.0
315.0 5.83&7
515.0 4.530.0
715.0 5.134.0
1%3%5%7%
玄鴉酋H HMM川醫量为恠抑〉
I•町艸宾城案F•!■
图1纸浆干重及得浆率
3.3纸浆pH值
pH值宜接反映出纤维酶的活性，在纸浆漂白及印刷过程中起着至关重要的作用妙⑷。从表3纸浆pH 记录表中可以看出，NaOH含量为3%实验组纸浆pH 相较于其他3组实验组来说,pH更接近中性，一方面，说明纤维素及木质素与NaOH反应更完全；另一方面，pika
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2021年5月绿色科技第10期在后续工艺流程中漂白及印刷效果最好。
表3纸浆pH值
实验组(以NaOH
含量为依据)/%
纯水pH值蒸煮液纸浆pH值
1 6.1213.19&98
3 6.1513.577.58
5 6.1613.80&38
7 6.0613.857.71
3.4纸浆粗细度
纸浆粗细度是判断该纸张适用于哪个领域的重要
依据。从表3及图4中可以看到1%实验组和7%实验
aloof组中通过20目滤网的纸浆干重为2.3g，相较于其他两
bug什么意思中文组实验是最多的，说明当NaOH含量为1%和7%时，
纸浆粗细度也相较于其他两组粗；观察3%和5%实验
四级考试时间
组，5%实验组通过20目滤网的纸浆是较3%实验组多
的，然而3%实验组通过40目滤网的纸浆是较1%实验
组多的，说明使用NaOH含量为3%时制得的纸浆更
细，使用NaOH含量为3%时制得的纸张相对来说也会
更加精细。
表4纸浆粗细度记录
实验组(以NaOH 含量为依据)/%纸浆粗细度(通过20目、40目滤网的纸浆干重) 20目/g40目/g
1 2.30.1
gook
3 2.00.1
5 1.80.3
7 2.30.1
3.5成纸情况
图2中分别为4个实验组制得的纸张，观察成品纸张表面,NaOH含量为3%实验组明显更加平整光滑。1%实验组存在部分纤维粗大，分布不均匀的情况；初步分析5%实验组纸张颜色因为NaOH含量较高的原因，相较于3%实验组明显变了颜色，且纸张中可以看到纤维裸漏，分布不均匀；7%实验组所制得的纸张，除颜色变化外也存在着纤维粗大的问题。综上所述在这四组实验中,NaOH含量为3%时所呈现出来的效果更好。
图2各实验组成品纸张对比3.6纸张纤维显微观察
图3为各个实验组所制成的纸张，在同一数码显微镜下放大100倍情况下所观测到的纸张纤维，从图中可以看出1%实验组纸张纤维中有部分纤维粗大，纤维粗细不同；3%实验组纸张纤维颜色较1%实验组纸张纤维稍深，纤维粗细均匀，无明显粗大纤维；5%实验组纸张纤维颜色从黄色变成灰黑色，颜色更深，纤维粗细不均匀，胶质物过少导致纤维松散；7%实验组纸张纤维中有明显粗纤维，粗细不均匀，颜色较5%实验组纸张纤维稍浅。结合图3四组实验对比可知，3%实验组纸张纤维粗细最均匀，且胶质物更多，制纸效果最好。
til.炉“％或般!11坑惟纤排
图3各实验组纸张纤维
4结论
在4组实验中，当椰衣原料为15g时，NaOH含量为3%实验组得到的5.8g完全干重纸浆，得浆率最高；在四组实验中，从得到的纸浆粗细程度观察，NaOH含量为3%实验组纸浆通过20目、40目筛网最多，说明NaOH含量为3%实验组纸浆更细，纸浆中纤维长度最短；在四组实验中，NaOH含量为3%实验组所做成的成品纸张表面更加细腻，无明显纤维痕迹，纤维粗细均匀，做成纸张的效果最好；本研究内容证实了以椰衣为原料造纸具有可行性，椰衣造纸，确保资源再生利用，保护环境，实现可持续发展。在今后将不断改进并探索适用于椰衣纤维的造纸技术，让“椰衣纸”成为宣传海南省的一张特色明
信片！
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A Study on the Feasibility of Papermaking From Coconut Raw Materials
Guan Ruoling,Yun Ziping,Zhang Lichen,Huang Xunwei,Lei Fang
^College of Oceano g raph i c Science and Technology>Hainan Tropical Ocean University,Sanya,
Hainan,572022,China)
Abstract:For a long time,the lack of wood resources and environmental pollution has been the bottle
neck restricting the sustainable development of China5s pulp and paper industry.The u of renewable resources is an important measure for environmental protection and sustainable u of resources,which has far—reaching and important practical significance.This paper is to explore the feasibility of papermaking technology bad on coconut garment.Bad on alkaline pulping and NaOH content as the reference basis,the NaOH content was divided into four groups of experiments,namely1%,3%,5%and7%,The technological process of cooking,grinding and washing of coconut clothing under certain temperature was carried out,and part of the pulp data was measured・According to the experimental results,it is feasible to make paper with coconut garment as raw material.In the laboratory stage,rougher paper can be made.In the four groups of experiments>from the pulp yield,fiber length,paper effect and other aspects,it is concluded that when the NaOH content is3%,coconut coating is the best material for paper making, which provides a new idea for the renewable utilization of coconut garment resources in China・
Key words:resource recycling；coconut；papermaking；Alkaline pulping；pulp
(上接第192页)
图7A相电压和电流
la-THD 3结论
本文对PQ控制的原理进行了详细地推导与分析，依据其原理可以通过MATLAB搭建仿真模型，然后，通过让有功和无功功率给定值在不同的时间段内发生变化，再运行仿真模型，可知仿真模型的结果检验了PQ控制具备迅速的动态响应能力，能够实时根据有功、无功的给定产生正确的输出值，结果证明了无功与有功的解耦控制可以通过PQ控制来实现，并且测得THD畸变较小，并网电流质量满足并网要求，所以验证了此仿真模型的可行性和正确性。
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