CN101644017A

CN101644017A - 一种基于生物质提取液的过氧化氢稳定剂及其制备方法

Info

Publication number: CN101644017A
Application number: CN200910042222A
Authority: CN
Inventors: 徐峻; 陈克复; 李军; 杨仁党; 莫立焕; 杨飞; 冯郁成
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2009-08-31
Filing date: 2009-08-31
Publication date: 2010-02-10
Anticipated expiration: 2029-08-31
Also published as: CN101644017B

Abstract

本发明公开了一种基于生物质提取液的过氧化氢稳定剂及其制备方法，该方法将生物质粉碎后，用水蒸汽气蒸30－45min；加入到预配置的pH＜3的酸溶液中，在25－60℃下浸泡2h－24h，静置分离滤液；所得滤液中加入碱性物质调节至溶液至中性，静置，滤去上清液；然后加入清水，再次静置后滤去上清液，离心分离得到沉淀物；所得沉淀物溶于体积为沉淀物1－5倍的乙二酸溶液中，控制pH在1.5，然后加入沉淀物质量1－5％的活性炭进行脱色，静置分离滤液；所得滤液浓缩后制得稳定剂。该稳定剂原料来源十分广泛，化学性质特殊，用于过氧化氢漂白，可显著提高其稳定性，可作为硅酸钠的替代品使用。

Description

一种基于生物质提取液的过氧化氢稳定剂及其制备方法

技术领域：

本发明涉及用于造纸纸浆漂白的稳定剂，特别是涉及一种基于生物质提取液的过氧化氢稳定剂及其制备方法。

背景技术：

造纸工业是我国节能减排的重点行业，其中，低浓用氯三段漂白是造成水耗大、废水量大，对环境严重污染的最主要根源，而且废水中含有有毒有害的可吸附有机氯化物。因此，采用不含元素氯的无元素氯漂白(ECF)和全无氯漂白(TCF)技术应运而生。这类漂白技术主要以氧脱木素、二氧化氯漂白、臭氧漂白或过氧化氢漂白等流程组合而成，其中过氧化氢漂白是关键漂白技术之一。

通常，过氧化氢漂白是在碱性条件下进行的，然而系统中存在的铁、铜、锰等重金属离子(M)会导致过氧化氢发生下列自由基链反应，因此，通常需要添加稳定剂将纸浆中的金属离子进行移除或屏蔽，将过氧化氢的无效分解降至最小程度。

M+H₂O₂→M⁺+HO·+HO^-

M⁺+HO₂ ^-+HO^-→M+O₂ ^·-+H₂O

M⁺+O₂ ^·-→M+O₂

O₂ ^·-+HO·→O₂+HO^-

在工业上应用最为广泛的稳定剂就是硅酸钠，其不仅具有较强的碱性而且稳定效果相当好，漂后纸浆可获得相当好的白度。但是，它也存在明显的缺点，尤其是用于含硅量高的纸浆漂白时，很容易在漂白设备和输送管道上结垢；当废水逆流回用到碱回收车间时，也会加深黑液蒸发的难度。

另外，除了上述无机稳定剂外，工业上也常使用EDTA、DTPA等有机稳定剂。但单一使用这类物质效果不好，需配合其他助剂使用，而且可生物降解性较差，易形成二次污染。

目前，过氧化氢漂白稳定剂的种类虽然很多，但基本都是由石油化工产品合成或复配而成，利用天然生物质制取的方法尚未见报道。

发明内容：

本发明的目的是提供基于生物质提取液的一种过氧化氢稳定剂的制备方法，并通过引入活性组分，使其能够进一步提高过氧化氢的漂白效率。

基于生物质提取液的一种稳定剂制备方法，包括如下步骤和工艺条件：

(1)将生物质粉碎过40目筛，用水洗去杂质后，用水蒸汽气蒸30-45min；所述生物质为脱脂后的谷物、种子或油料作物榨油后的饼粕；

(2)将步骤(1)所得的脱脂后的生物质加入到预配置的pH＜3的酸溶液中，在25-60℃下浸泡2h-24h，静置分离滤液；滤渣用清水或所述酸溶液洗涤，洗涤液并入滤液中；所述生物质与酸溶液的重量比为1∶2-20；所述酸溶液为盐酸、硫酸和/或三氯乙酸；

(3)在步骤(2)所得滤液中加入碱性物质调节至溶液至中性，静置，滤去上清液；然后加入清水，再次静置后滤去上清液，离心分离得到沉淀物；所述碱性物质为CaO、MgO或NaOH；

(4)将步骤(3)所得沉淀物溶于体积为沉淀物1-5倍的乙二酸溶液中，控制pH在1.5，然后加入沉淀物质量1-5％的活性炭进行脱色，静置分离滤液；

(5)将步骤(4)所得滤液在50-70℃下浓缩至原液的1/2-1/10体积，制得稳定剂。

为进一步实现本发明目的，所述步骤(2)浸泡2h-24h后还包括所加入生物质重量0.1-1％的酰胺类物质，所述的酰胺类物质优选为尿素；也可以是加入生物质重量0.1-1％的氨水。酰胺化合物和氨水都含有N，而蛋白质也含N，本发明通过加入酰胺化合物，或者是加入氨水，可以抑制蛋白质进入溶液。

所述步骤(2)滤渣优选用清水或所述酸溶液洗涤两次。

所述步骤(5)所到得的滤液，优选先通过离子交换的方法进行提纯，去除溶液中的阴阳离子，提纯之后再进行浓缩。

一种基于生物质提取液的稳定剂，由上述述方法制备，以重量百分比计，该稳定剂含有如下组分：肌醇六磷酸5-70％、镁盐0.1-10％、酰胺化合物0-10％和水10-95％。

本发明的特点是脱脂后的谷物、豆类和油料作物等用盐酸、硫酸或三氯乙酸等酸性物质在25-60℃下浸泡2h-24h，并加入少量尿素或氨水，预处理浓度为5-20％；分离出的滤液用CaO、MgO或NaOH等碱性物质进行中和；得到的沉淀洗涤干净后，用乙二酸溶解，然后经浓缩脱色得到可用于过氧化氢漂白的稳定剂。

本发明所得到的提取液，其稳定过氧化氢的作用是由于溶液中含有有机膦酸、Mg盐、酰胺类化合物等多种活性成分，能迅速渗透到纸浆之中，在屏蔽铜、铁、锰等金属离子的同时，活化过氧化氢。

本发明与现有稳定剂相比，具有以下优点和突出效果：

1、与现有工业上使用的硅酸钠稳定剂相比，本发明制取的稳定剂不含硅，不易产生结垢问题，因此可广泛应用于含硅量高的纸浆的漂白。

2、与现有工业上使用的EDTA、DTPA等有机稳定剂相比，本发明制取的稳定剂来自生物质，天然可降解性好，不会产生二次污染。

3、与其他复配物相比，本发明制取的稳定剂，在制取过程中即加入一些有效活性成分，不仅可获得更为优异的漂白效果，而且成本较低。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步的说明，需要说明的是，实施例并不构成对本发明保护范围的限制。

实施例1：米糠提取稳定剂

称取1kg新鲜米糠，粉碎过40目筛，用水洗去尘埃，沥干后用水蒸气蒸30min，然后将其倒入2倍米糠体积、重量百分比浓度为2％的盐酸溶液中，在25℃下浸泡24h，每隔40min搅拌一次；接着过滤滤液，残渣用清水洗涤两次，将洗涤液与过滤液合并。得到的滤液用MgO中和至PH＝7左右，静置过滤沉淀，沉淀用水洗涤两次后离心分离。将分离的沉淀溶于1L重量百分比浓度为10％的乙二酸中，然后加入10g活性炭，静置过滤，分离得到的滤液，在60℃下蒸发浓缩至一半体积，得到的产品为橘黄色溶液。经检测，产品pH为1-2，以重量百分比计，其中肌醇六磷酸含量为8％，氯化镁为0.7％，水为91.3％，本实施例制备的稳定剂不含硅，不易产生结垢问题，因此可广泛应用于含硅量高的纸浆的漂白，该稳定剂来自生物质，天然可降解性好，不会产生二次污染。

实施例2：玉米胚芽提取稳定剂

称取200g脱脂后的玉米胚芽，粉碎过40目筛，用水洗涤一次，沥干后用水蒸气蒸50mln。用20倍脱脂后的玉米胚芽体积、重量百分比浓度为0.5mol/L的三氯乙酸，在40℃下浸泡8h，加入0.8％的氨水。接着过滤滤液，残渣用清水洗涤两次，将洗涤液与过滤液合并。得到的滤液用NaOH中和至PH＝6-7，静置过滤沉淀，沉淀用水洗涤两次后离心分离。将分离的沉淀溶于1L10％重量百分比浓度的乙二酸中，然后加入10g活性炭，静置过滤，分离得到的滤液，在50℃下旋转蒸发浓缩至1/5体积，得到的产品为淡黄色粘性液体，pH为1-2，以重量百分比计，其中肌醇六磷酸含量为30％，氯化镁为0.2％，水为69.8％。

实施例3：菜籽饼提取稳定剂

称取500g脱脂后的菜籽饼，用10倍脱脂后的菜籽饼体积、重量百分比浓度为0.5mol/L的硫酸，在60℃下浸泡2h，加入1％的尿素。接着过滤滤液，残渣用0.5mol/L的硫酸洗涤两次，将洗涤液与过滤液合并。得到的滤液用CaO中和至PH＝5-6，静置过滤沉淀，沉淀用水洗涤两次后离心分离。将分离的沉淀溶于1.5L10％重量百分比浓度的乙二酸中，然后加入15g活性炭，静置过滤，分离得到的滤液用阴离子交换树脂提纯，然后在50℃下旋转蒸发浓缩至1/10体积，得到的产品为浅黄色粘稠状液体，pH为1-2，以重量百分比计，其中肌醇六磷酸含量为70％，硫酸镁为6％，酰胺化合物8％，水为16％。

实施例4：稳定剂在蔗渣浆过氧化氢漂白中的应用

对氧漂后的蔗渣浆在下述条件下进行过氧化氢漂白。漂前纸浆白度为54.8％ISO，过氧化氢漂白压力为0.5MPa，浆浓为12％，温度为95～110℃，时间为120ml。对于漂白助剂，首先加入稳定剂，该稳定剂为实施例1制备的稳定剂，混匀后再逐次加入其它药品。比较例为采用目前常用的硅酸钠、DTPA，实验结果见表1：

表1：蔗渣浆过氧化氢漂白实验结果

从实验结果来看，对于蔗渣浆，采用0.05％的稳定剂即可以达到添加硅酸钠的过氧化氢漂白同样的自度，当用量为0.08％时也可达到DTPA和硅酸钠复配使用的效果。

实施例5：稳定剂在麦草浆过氧化氢漂白中的应用

对氧漂后的麦草浆在下述条件下进行过氧化氢漂白。漂前纸浆白度为48.6％ISO，过氧化氢漂白压力为0.5MPa，浆浓为12％，温度为95～110℃，时间为120ml。对于漂白助剂，首先加入稳定剂，该稳定剂为实施例3制备的稳定剂，混匀后再逐次加入其它药品。比较例为采用硅酸钠和尿素，实验结果见表2：

从实验结果来看，对于麦草浆，添加0.05％的稳定剂，纸浆的白度低于对照样，当用量为0.1％时可达到同样的白度。

表2：麦草浆过氧化氢漂白实验结果

Claims

1、一种基于生物质提取液的稳定剂制备方法，其特征在于包括如下步骤和工艺条件：

2、根据权利要求1所述的一种基于生物质提取液的稳定剂制备方法，其特征在于：所述步骤(2)浸泡2h-24h后还包括所加入生物质重量0.1-1％酰胺类物质。

3、根据权利要求2所述的一种基于生物质提取液的稳定剂制备方法，其特征在于：所述的酰胺类物质为尿素。

4、根据权利要求1所述的一种基于生物质提取液的稳定剂制备方法，其特征在于：所述步骤(2)浸泡2h-24h后还包括所加入生物质重量0.1-1％氨水。

5、根据权利要求1所述的一种基于生物质提取液的稳定剂制备方法，其特征在于：所述步骤(2)滤渣是用清水或所述酸溶液洗涤两次。

6、根据权利要求1所述的一种基于生物质提取液的稳定剂制备方法，其特征在于：所述步骤(5)所到得的滤液，先通过离子交换的方法进行提纯，去除溶液中的阴阳离子，提纯之后再进行浓缩。

7、一种基于生物质提取液的稳定剂，其特征在于：其由权利要求1-6任一项所述方法制备，以重量百分比计，该稳定剂含有如下组分：肌醇六磷酸5-70％、镁盐0.1-10％、酰胺化合物0-10％和水10-95％。