基于化学反应网络层级分析方法的二氧化氯漂白过程研究.pdfVIP

中国造纸学报

Vol.40,No.1,2025TransactionsofChinaPulpandPaper161

制浆造纸工艺技术

基于化学反应网络层级分析方法的二氧化氟

漂白过程研究

安静1陈波?满奕*

（1.华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室，广东广州，510640；2.西安航天自动化股份有限公司，

陕西西安，710065)

摘要：CIO,作为一种高效漂白剂，被广泛应用于制浆造纸漂白工艺中。木质素与CIO,的反应机制复杂，反应过程难以精确控制。其

中，木质素与含氯物质间的氯化反应会产生可吸附有机氯化物（AOX），影响纸张质量，造成环境污染。为此，本研究以木质素模型

物甲氧甲酚和C1O,为研究对象，通过分析二者反应的主要氧化、氯化产物和产率，结合相关反应机理，提取得到19个主要的化学反

应，构建了包含20个节点及43条有向边的化学反应网络。利用节点中心性指标，识别得到化学反应网络传递的关键节点，并通过化

学反应网络层级划分及层级结构分析，揭示了漂白过程中AOX形成的关键路径。

关键词：有向网络；节点层级；二氧化氯；木质素模型物

中图分类号：TS745；0157.5文献标识码：AD0I:10.11981/j.issn.1000-6842.2025.01.161

二氧化氯（CIO,）漂白工艺因具有高效、低污染为深入理解和分析C1O,漂白的作用机制，探究漂

等特点，成为当前制浆造纸工业中应用广泛的漂白方白过程中AOX的生成路径，本研究基于木质素与

式之一[1-2]。在C1O,漂白过程中，木质素在CIO,作用CIO,的反应机理，构建相关的化学反应网络。通过复

下会发生一系列氧化降解反应，包括加成反应、氧化杂网络分析方法，识别该化学反应传递过程的关键节

还原反应和自由基反应等，木质素分子的化学键会发点，利用化学反应网络层级分析方法，识别漂白过程

生断裂和重组，进而生成不同类型的多种产物【3]。除中AOX形成的关键路径。此外，本研究还提出优化

氧化降解反应外，纸浆中的残余木质素还会与漂白剂CIO,漂白效率、减少漂白过程中AOX生成的针对性

中的含氯物质发生氯化反应，生成可吸附有机氯化物策略。

（AOX）[4]。作为制浆造纸过程中产生的主要污染物之

一[5]，AOX具有高毒性、可吸附性和难降解性等特1实验方法

点，不仅会污染环境，还会影响纸张质量。目前，层级划分方法主要依赖于节点属性信息及

AOX的形成机制探究及AOX减量方法一直是困扰局部连接结构，或者通过打破网络环路以寻求网络的

制浆造纸行业的难题之一[67]。已有学者针对C1O,脱木绝对层级结构特征，但这通常会忽略有向边关系在网

质素的反应机理、动力学参数等做了大量研究，并尝试络节点层级划分中的重要性。由于反应网络特有的结

探究不同反应条件对无元素氯（ECF）漂白过程中AOX构特点和动态性质，化学反应网络中的节点（即化学

形成的影响[8-9]。然而，由于CIO,与木质素之间的反应物质）和边（即化学反应）之间的关系复杂，对层级

机制十分复杂，目前对CIO,漂白过程中AOX的研究仍划分的要求更高，将现有层级划分方法应用于化学反

主要集中在局部反应机理和条件控制方面，缺乏对整应网络时，操作复杂且并不完全适用。因此，对化学

个反应过程的系统性分析，导致AOX的生成机理难反应网络的层级结构进行划分的专用方法还有待进一

以被全面理解，并限制了对CIO,漂白过程的整体优化。步研究。不同于现有的需要基于节点和边删减假设的

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