Оптико-спектральные методы и средства диагностики и контроля процессов хлорной отбелки целлюлозы

• Автор: Шерстобитова, Александра Сергеевна
• Шифр специальности: 05.11.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 121 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Техническая целлюлоза, методы и средства ее производства и исследования
1.1 Целлюлоза. Ее физико-химические свойства
1.2 Производство и отбелка технической целлюлозы
1.2.1 Производство технической целлюлозы
1.2.2 Процессы отбелки технической целлюлозы
1.3 Оптические свойства целлюлозы и бумаги. Методы и средства их исследования
1.3.1 Глянец, светопроницаемость, прозрачность бумаги
1.3.2 Белизна
1.3.3 Теория Кубелки-Мунка
1.3.4 Общие закономерности изменения коэффициента отражения при хлорировании целлюлозы
1.3.5 Приборы для измерения белизны
1.4 Оптико-спектральные методы и средства контроля отбельных технологий целлюлозно-бумажной промышленности
1.5 Выводы к главе
Глава 2. Методы и средства лабораторных исследований процессов хлорирования целлюлозы
2.1 Используемые образцы целлюлозы
2.2 Методы и средства лабораторных исследований процессов хлорирования целлюлозы
2.2.1 Лабораторный спектрометр для измерения коэффициентов диффузного отражения целлюлозы в видимой области спектра
2.2.2 Лабораторный спектрофотометр для ультрафиолетовой области спектра
2.2.3 Колориметрический датчик на основе трехэлементного Ж76-фотодиода для измерения параметров цвета
2.2.4 Исследование отражения, пропускания и рассеяния света в оптически рассеивающих средах
2.3 Выводы к главе
Глава 3. Влияние хлорирования на оптические свойства целлюлозы
3.1 Диффузное отражение света целлюлозой и ультрафиолетовое поглощение в фильтратах водных растворов остаточных лигнинов
3.2 Оптимизация расхода хлора и длительности процесса хлорирования
3.3 Выводы к главе
Глава 4. Разработка и промышленные испытания оптико-спектрального датчика белизны для диагностики и контроля отбельных производств целлюлозно-бумажной промышленности
4.1 Конструктивные особенности оптико-спектрального датчика белизны
4.2 Промышленные испытания оптико-спектрального датчика белизны и их результаты
4.3 Выводы к главе
Заключение
Список литературы

Введение

Оптические технологии представляют существенный интерес для современных химических производств, где могут быть эффективно использованы для диагностики и контроля состояния технологических процессов. Оптические методы и- средства (фотометрические, рефрактометрические и др.) находят все большее применение в целлюлозно-бумажной промышленности, включая варочные, отбельные, а также бумагоделательные производства.
В процессах отбелки целлюлозы и бумажной массы вплоть, до настоящего времени широко используются хлорсодержащие белящие реагенты, такие как водные растворы хлора; диоксид хлора, гипохлорит натрия и др. Использование этих реагентов создает очевидные как трудо-, так и природоохранные проблемы. С этим связана необходимость оптимизации отбельных производств, использующих хлорсодержащие белители. Как показывает имеющийся производственный опыт, значительную роль в этом могут играть оптические технологии.
Оптимизация алгоритма дозировки белящего реагента предполагает использование исчерпывающих данных по влиянию хлорирования на оптические свойства целлюлозы. Необходимые данные, опубликованные к настоящему времени в доступной научно-технической литературе, неполны и противоречивы; практически во всех публикациях [1, 2] эти данные имеют качественный характер и представляют, в лучшем случае, оценочный интерес. Поэтому задача исследования зависимости оптических свойств целлюлозной массы от расхода белителя и длительности процесса хлорирования остается актуальной. Особенности целлюлозной массы, как объекта для оптических исследований, требуют создания как лабораторных, так и промышленных проблемно-ориентированных средств и методов оптических измерений.

Точный оптический датчик (рис. 1.9) погружается непосредственно в поток целлюлозы под углом 70°. Оптическое окно датчика изготовлено из лейкосапфира. Излучение от одной из двух галогенных ламп 1 по волоконному жгуту 2 направляется на целлюлозную массу. Датчик имеет несколько каналов измерений, а также один дополнительный опорный канал 3. Отраженное от целлюлозы излучение по волоконным жгутам 3, 4, 5 выводится на матрицу полупроводниковых фотоприемников, перед каждым элементом которой находится соответствующий светофильтр (синий, зеленый, желтый или инфракрасный). Работа прибора основана на сравнении коэффициентов отражения излучения целлюлозы в различных областях спектра. Оптический датчик используется для автоматического контроля и регулирования процессов отбелки целлюлозы [44].

U II
Рис. 1.9. Точный оптический датчик Honeywell International Inc.
Подобную конструкцию прибора представили сотрудники Университета Технических Наук Хунань (КНР) в оптическом датчике белизны/концентрации целлюлозы [45].