氧脱木素是当前结合碱法蒸煮生产化学未漂浆的首选工艺。缩短蒸煮时间进而提前氧脱木素,可进一步提高纸浆得率以及制浆生产的节能减排水平。然而,缩短蒸煮意味着未漂浆中残余木素含量还很高,导致在氧脱木素段溶液中产生高含量的溶解木素,从而影响氧脱木素效率及纸浆和黑液的性质。因此对桉木硫酸盐法制浆联合氧脱木素过程进行节点的优化是进一步提升原材料利用率、促进节能减排,从而实现高木质素硫酸盐制浆联合氧脱木素这一制浆新模式的关键步骤。本文首先对纸浆及黑液的常规参数的变化规律进行了分析,并结合基于顶空气相色谱法建立的快速检测方法,实现了对纸浆官能团及黑液中几个重要参数的检测及分析,此外验证了氧脱木素过程中纸浆残余木素与溶解木素对活性氧群的竞争反应机制,并在此基础上确定了桉木高木质素硫酸盐法制浆联合氧脱木素过程中的最优节点,最后从能耗的角度深入分析了基于工艺过程表现所确定的节点的优势所在。本论文的研究对木材资源匮乏的我国制浆造纸工业充分挖掘现有碱法蒸煮联合氧脱木素的制浆工艺的潜力、提高制浆生产原材料的利用和节能减排水平,将具有重要的现实意义。研究发现,在桉木硫酸盐法制浆段,缩短蒸煮时间可使原材料利用率上升并优化纸浆品质。综合考虑渣浆得率、总得率及纸浆性质,桉木高卡伯值制浆段的最优节点为27~30。在氧脱木素工段,未漂浆起始卡伯值越高,在相同工艺条件下,脱木素量越大。通过归一化后的紫外光谱图及溶解木素消耗氧气的情况可以发现,高卡伯值未漂浆在氧脱木素过程形成的高浓度溶解木素会影响氧气传质有效性。对高卡伯值未漂浆进行两段氧脱木素时发现,相同的工艺过程条件下,第一段氧脱木素过程为60min时再进行第二段氧脱木素后,与常规一段氧脱木素相比,纸浆卡伯值下降幅度最大,纸浆黏度提升最多。高卡伯值未漂浆联合氧脱木素过程废液中,甲醇、碳酸根及草酸根的生成总量反而较常规卡伯值纸浆的氧脱木素少。当终点卡伯值相同时,高卡伯值纸浆的生成量分别减少827mg/kg绝干木片、5.16g/kg绝干木片、1.17g/kg绝干木片。对其实施两段氧脱木素时,甲醇及结垢离子的生成总量可进一步下降,其中当第一段氧脱木素的节点在60min时,其生成总量为最低。开发了一种基于顶空气相色谱的相转化技术来快速检测木素中羰基含量的方法。在本方法中,利用过量的硼氢化钠可选择性还原羰基的特性,并加以催化剂(二氧化硅)催化还原反应进程,从而提高了检测效率。该方法重复性试验的相对标准偏差<7.74%,与传统肟化法相比较而言,检测结果的相对标准偏差<6.4%。在此方法的基础上,发现了硅酸钠对于硼氢化钠还原羰基也有一定的催化作用,从而对于探索硼氢化钠预处理在过氧化氢漂白过程中的作用机制提供了进一步的理论依据。硫酸盐法制浆过程中引入至纸浆中的羰基可能多位于纤维素基链中,然而氧脱木素段引入的羰基可能位于木素中,这可能也是氧脱木素的脱木素选择性比硫酸盐法制浆过程高的原因之一。为了进一步优化制浆过程,结合过程中动态有效碱浓的变化,对桉木硫酸法制浆过程废液中碳酸根的生成规律进行了动力学分析,并在数学模型中对碳酸根的碳源进行了细化;另外对溶解木素与氧气的无效反应过程中甲醇的生成规律进行了总结,为探明溶解木素对氧气的竞争反应机制提供切实的理论依据。在实验过程中发现,甲醇的生成量随着碱液浓度的提高而减少,可能是由于常压下的甲醇生成量较少,从而与高浓度的碱液发生了反应生成了甲醇钠。最后,对上述工艺考察结果确定的高木质素制浆和氧脱木素的节点进行了能耗分析,并根据现代制浆厂的实际情况引入了能量回收系数:φKP及φOD。经过多段不同工艺过程的能耗比较,可以得知:蒸煮段终点卡伯值越低,能耗越高;脱除相同量的木素低卡伯值未漂浆比高卡伯值未漂浆的氧脱木素能耗要高。目标卡伯值相同时,先蒸煮至较高卡伯值后氧脱木素的总能耗要比先蒸煮至较低卡伯值后氧脱木素的总能耗要低。