CN101078185A - 含有臭氧化钠的过氧化钠混合溶液在制备纸浆中的应用 - Google Patents

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一种含有臭氧化钠的过氧化钠混合溶液在制备纸浆中的应用。取经预处理的秸杆料,常温下加入含有臭氧化钠的过氧化钠混合溶液(简称JHO3)进行反应,0~200kpa压力下蒸煮反应除杂得淡黄色至白色纸浆。与现有技术相比,具有如下优点:①烧碱用量比传统工艺降低4~5倍,使废水可以直接利用。②JHO3同时兼有漂白作用,不用氯气或氯的衍生物做漂白剂。③蒸煮压力比传统工艺降低4~5倍,将降低能耗,减少设备投资。④蒸煮时间缩短1~3倍,将提高工效和设备利用率。⑤纤维产出率提高3~5个百分点,将降低生产成本提高资源利用率。⑥废水做成有机复合肥,和种植业形成循环产业链,使资源充分利用,环境得到保护,成本进一步降低。

Description

含有臭氧化钠的过氧化钠混合溶液在制备纸浆中的应用
技术领域
本发明涉及一种含有臭氧化钠的过氧化钠混合溶液在制备纸浆中的应用。
背景技术
秸杆是数量最大分布最广的农业边脚余料,是农村环境污染主要来源之一,同时也是一种可再生资源。长期以来人们总是在不断地设法利用它,化害为利,变废为宝。用秸杆造纸就是充分利用资源的重要途径之一。目前用秸秆造纸主要采用传统的烧碱法制浆,其工艺存在的不足是:(1)产生的废水烧碱和有机物含量均比较高,排放污染环境,治污要加大投入。生产一吨纸浆约需500元经费处理其生产的废水。部分企业特别是中小型造纸企业为了获得最大利润,往往对废水不加处理就排放,是国家明令予以取缔的“五小”企业之一;(2)蒸煮制浆是在高温高压高碱浓度下进行的,能耗高,对蒸煮设备耐热耐压耐腐蚀的要求高;(3)清除木质素、糖类和离解漂白纤维素由多道工序分别完成,生产工序比较复杂,且进一步加重了对水体的污染。
中国发明公开说明书CN1360848A公布了一种“含有臭氧化钠的过氧化钠混合溶液及其制备方法和应用”,对含有臭氧化钠的过氧化钠混合溶液的制备和应用做了详尽的描述,未涉及含有臭氧化钠的过氧化钠混合溶液在制备纸浆中的应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含有臭氧化钠的过氧化钠混合溶液在制备纸浆中的应用,该方法应用于秸杆料的制备纸浆中,产生的废水碱度低,稍加中和沉淀或浓缩即可直接被利用。
以下文中除注明外所有提到的浓度或比例均为重量百分浓度或重量比。
实现本发明的技术方案包括以下工序:
(1)制备JHO3工序:按中国发明专利公开说明书CN1360848A提供的含有臭氧化钠的过氧化钠混合溶液的制备方法,制备含有臭氧化钠的过氧化钠混合溶液(以下简称JHO3);
(2)秸杆预处理工序:将秸杆湿润截短为0.3~0.5cm,搓绒,提高料的均匀性,并要求湿匀湿透,以手捏指间有水欲滴为度;
(3)制浆工序:取经预处理的秸杆料,投入反应釜中,用水调整至5~20%重量百分含固量,在室温或20~60℃不断搅拌条件下,按秸杆干料∶JHO3=1∶0.1~1.5的重量比例加入上述JHO3,搅匀任其反应,待反应平静(约20~60分钟)后加盖密封,缓缓加热升温,在0~200kpa压力下,相应温度约100~120℃,蒸煮反应10~40分钟,将反应料进行挤榨,除去废水;浆料经水洗至近中性得淡黄色至白色纸浆。
所述秸杆料是指秸杆、次棉、麻类、竹子或树木,秸杆包括麦秸、稻草、龙须草、芦苇、野草或制糖脚料甘蔗渣;次棉包括废棉、破布或棉短绒,麻类包括亚麻或苎麻及其废料,竹子包括毛竹、楠竹或慈竹及其废料,树木包括杨木、桦木、松木或杉木及其废料。
制浆工序中产生的废水,其PH为10~11,稍加中和沉淀或浓缩即可直接作为有机液固复合肥的主要原料,提取木质素,制备木糖浆,生产沼气的原料。
JHO3不但可以快速除去秸秆中的木质素和糖类,而且还可使纤维素表面的色素发生变化。蒸煮压力显著影响纤维素的离解和漂白,敞开煮沸得到的纸浆可在~80天变白;在5kpa压力下蒸煮反应得到的纸浆可在~10天变白;在50kpa及以上蒸煮反应压力下得到的纸浆为纯白色。
用本发明从秸杆中制备纸浆产生的废水为褐色,含水解物约9%,其主要成分为木质素和糖类。废水经浓缩后可以用于:①有机液固复合肥的主要原料;②提取木质素;③制备木糖浆;④生产沼气的原料,转化为新能源和腐植酸复合肥等。废水蒸发浓缩过程中产生的蒸气,可以用于蒸煮JHO3水解秸杆料制造纸浆,在制浆工序内部形成小循环,使废水含水解物的浓度达到制造有机复合肥等的要求,同时节约了能源。废水不能排入江、河、湖、海中。
本发明利用JHO3从秸杆中快速清除木质素和糖类,离解漂白纤维素制造纸浆,与现有技术相比,具有如下优点:①烧碱用量减少。传统工艺,秸杆∶烧碱=1∶~0.4;本发明工艺,秸杆∶烧碱=1∶~0.08,烧碱用量比传统工艺降低4~5倍,使废水稍加中和即可以直接利用。②不用漂白剂。传统工艺用烧碱清除木质素、糖类,另用氯气或氯的衍生物离解漂白纤维素;本发明用JHO3清除木质素、糖类的同时兼有离解漂白纤维素的作用,不用氯气或氯的衍生物做漂白剂。③蒸煮压力降低。蒸煮压力(温度)由传统工艺的600~800kpa(160~180℃)降至本发明工艺的100~200kpa(110~120℃),本发明工艺蒸煮压力比传统工艺降低4~5倍,将减少能耗,同时对蒸煮容器耐热耐压耐腐蚀的要求降低,从而减少设备投资。④蒸煮时间缩短。传统工艺净蒸煮时间约90分钟;本发明工艺净蒸煮时间约30分钟,蒸煮时间缩短1~3倍,将提高工效和设备利用率。⑤纤维产出率提高,传统工艺纤维产出率约40%;本发明工艺纤维产出率约45%,纤维产出率提高3~5个百分点,将降低生产成本提高资源利用率。⑥废水做成有机复合肥。传统工艺治污要加大成本,本发明工艺制浆产生的废水做成有机复合肥将降低成本,同时和种植业形成循环产业链,还将有利于资源充分利用和环境保护。
具体实施方式
实施例1
①制备JHO3:按中国发明专利公开说明书CN1360848A提供的含有臭氧化钠的过氧化钠混合溶液的制备方法,制备含有臭氧化钠的过氧化钠混合溶液(以下简称JHO3);JHO3稳定性较差,常温可稳定十几小时,使用时宜现用现配,酒精的存在不影响JHO3的性能。本实施例所用的过氧化氢≥30%。氢氧化钠≥96%,酒精≥95.5%。
②秸杆预处理:将麦桔湿润截短(约0.5cm)搓绒,提高料的均匀性,并要求湿匀湿透,以手捏指间有水欲滴为度。
③制浆:取经预处理的麦秸料,投入反应釜中,用水调整至10%含固量在20~60℃不断搅拌条件下,按麦秸干料∶JHO3=1∶1的比例加入上述JHO3,搅匀任其反应,待反应平静后(约20~60分钟)加盖密封,缓缓加热升温,在5kpa压力下蒸煮反应30分钟,卸压,将反应料进行挤榨,废水另作处理。浆料经水洗干燥称重,纤维得率为45.8%;纤维性状:近白色,离解交织良好,未见纤维束。
实施例2
按实施例1的方法用麦秸预处理料制浆。仅在加入JHO3后敞开不加压煮沸反应30分钟。其他工艺条件均同实施例1。浆料经水洗干燥称重,纤维得率为50%;纤维性状:淡黄色,离解交织良好,有少许纤维束。
实施例3
按实施例1的方法用稻草预处理料制浆。仅将蒸煮压力提高到50kpa,其他工艺条件均同实施例1。浆料经水洗干燥称重,纤维得率为45%。纤维性状:纯白色,离解交织优良,均匀性好,无纤维束。
实施例4
按实施例1的方法用麦秸预处理料制浆。在室温不断搅拌条件下。按麦秸干料∶JHO3=1∶0.5的比例加入上述JHO3,其他工艺条件均同实施例1。浆料经水洗干燥称重,纤维得率为51.5%;纤维性状:淡黄色,一般离解和交织,存在少量纤维束。
实施例5
按实施例1的方法用稻草预处理料制浆。在室温不断搅拌条件下。按稻草干料∶JHO3=1∶1.5的比例加入上述JHO3,其他工艺条件均同实施例1。浆料经水洗干燥称重,纤维得率为35%;纤维性状:色纯白略带微黄,离解交织良好,纤维损失大。
实施例6
按实施例1的方法用麦秸预处理料制浆。只将麦秸料浓度用水调至15%含固量,其他工艺条件均同实施例1。浆料经水洗干燥称重,纤维得率为45.3%;纤维性状:很淡黄色,离解交织良好,极少见纤维束。
实施例7
按实施例1的方法用稻草预处理料制浆。只将稻草料浓度用水调至5%含固量,其他工艺条件均同实施例1。浆料经水洗干燥称重,纤维得率为41%;纤维性状:很淡黄色,离解交织良好,纤维有损失。
实施例8
按实施例1的方法用麦秸预处理料制浆。仅将在5kpa压力下蒸煮反应时间缩短为10分钟,其他工艺条件均同实施例1。浆料经水洗干燥称重,纤维得率为46.5%。纤维形状:淡黄色,离解交织良好,有少许纤维束。
实施例9
按实施例1的方法用麦秸预处理料制浆。仅将在5kpa压力下蒸煮反应时间增加至40分钟,其他工艺条件均同实施例1。浆料经水洗干燥称重,纤维得率为45.7%。纤维性状:近白色,离解交织良好,未见纤维束。
实施例10
按实施例1的方法制浆,仅将原料换成制糖脚料甘蔗渣,其他工艺条件均同实施例1。所得浆料经水洗干燥称重,纤维得率为44.7%。纤维性状;纯白色,离解交织优良,均匀性好。
实施例11
按照实施例1的方法制浆,仅将原料换成废麻料,JHO3加入量改成废麻干料∶JHO3=1∶0.5。其他工艺条件均同实施例1。所得浆料经水洗干燥称重,纤维得率为60.5%。纤维性状:白色略带淡咖啡色,离解交织良好,纤维比原纤维细软,较长,无纤维束。
实施例12
按照实施例1的方法制浆,仅将原料换成废棉,JHO3加入量改成废棉干料∶JHO3=1∶0.5,其他工艺条件均同实施例1。所得浆料经水洗干燥称重,纤维得率为86%。纤维性状:洁白,褐色棉籽壳片消失,纤维柔软交织优良。
实施例13
按实施例1的方法用竹子预处理料制浆。将竹子截短至约0.3cm,浸水劈细搓绒,提高料的均匀性,并要求湿匀湿透。其他工艺条件均同实施例1。浆料经水洗干燥称重,纤维得率为49.8%;纤维性状:淡黄色,离解交织良好,存在很少纤维束。
实施例14
按照实施1的方法用杨木预处理料制浆。将杨木截短至约0.3cm,浸水劈细搓绒,提高料的均匀性,并要求湿匀湿透。其他工艺条件均同实施例1。所得浆料经水洗干燥称重,纤维得率55.7%。纤维性状:淡咖啡色,有交织团,部分纤维硬而松散,有明显未分开的木纤维束。
竹木类原料质地坚硬结构紧密,用手工进行湿润截短搓绒,均匀性湿透性难以达到工艺要求。按上述工艺用手工预处理的竹木料制浆,在5kpa压力下进行蒸煮反应,除杂率可达45~50%,得到的浅色纸浆放置观察同样有缓慢变白的趋势。

Claims (3)

1、含有臭氧化钠的过氧化钠混合溶液在制备纸浆中的应用,其特征在于:包括以下工序:
①制备JHO3工序:按中国发明专利公开说明书CN1360848A提供的含有臭氧化钠的过氧化钠混合溶液的制备方法,制备含有臭氧化钠的过氧化钠混合溶液(以下简称JHO3);
②秸杆预处理工序:将秸杆湿润截短为0.3~0.5cm,搓绒,提高料的均匀性,并要求湿匀湿透,以手捏指间有水欲滴为度;
③制浆工序:取经预处理的秸杆料,投入反应釜中,用水调整至5~20%重量百分含固量,在室温或20~60℃不断搅拌条件下,按秸杆干料∶JHO3=1∶0.1~1.5的重量比例加入上述JHO3,搅匀任其反应,待反应平静后加盖密封,缓缓加热升温,在0~200kpa压力下,相应温度约100~120℃,蒸煮反应10~40分钟,将反应料进行挤榨,除去废水;浆料经水洗至近中性得淡黄色至白色纸浆。
2、根据权利要求1所述的含有臭氧化钠的过氧化钠混合溶液在制备纸浆中的应用,其特征在于:所述秸杆料是指秸杆、次棉、麻类、竹子或树木,秸杆包括麦秸、稻草、龙须草、芦苇、野草或制糖脚料甘蔗渣;次棉包括废棉、破布或棉短绒,麻类包括亚麻或苎麻及其废料,竹子包括毛竹、楠竹或慈竹及其废料,树木包括杨木、桦木、松木或杉木及其废料。
3、根据权利要求1所述的含有臭氧化钠的过氧化钠混合溶液在制备纸浆中的应用,其特征在于:制浆工序中产生的废水,其PH为10~11,稍加中和沉淀或浓缩即可直接作为有机液固复合肥的主要原料,提取木质素,制备木糖浆,生产沼气的原料。
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