CN101935120B - 一种麦草化机浆制浆废液的资源化利用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种麦草化机浆制浆废液的资源化利用方法，包括如下步骤：(1)将麦草化机浆制浆废液浓缩至质量浓度为10～30％，静置直至分层；(2)调节上层澄清液为碱性后，使其在25～55℃的水浴中搅拌5～20分钟；(3)升高水浴温度至60～85℃后，于1小时内添加完功能单体和催化剂的混合物，搅拌均匀后，调节pH为中性，制得瓦楞原纸的湿部添加剂，其中，上层澄清液和功能单体与催化剂的质量比为100∶(20～45)∶(5～10)；(4)取下层沉淀物，与粘合剂X在25～45℃混合后，添加功能助剂，制得瓦楞原纸的层合剂。本发明将废液处理后分别用作瓦楞原纸的湿部添加剂和层合剂，从而使得废液充分利用，节省资源，且操作容易，成本低廉。

Description

一种麦草化机浆制浆废液的资源化利用方法
【技术领域】
本发明属于制浆造纸工业中的节能降耗和资源化综合利用领域，特别是一种麦草化机浆制浆废液的资源化利用方法。
【背景技术】
化机浆制浆工艺是采用轻度化学处理和机械磨浆制取纸浆的一种制浆方法。与传统的化学浆生产过程相比较，化机浆生产过程中对纤维原料的化学处理条件较为缓和，如使用的化学药品量较少，处理温度较低和处理时间较短，致使纸浆中保留的碳水化合物和木质素等成分较多，相应溶解在制浆废水中的有机质和残余药剂较少，所以成浆得率较高，制浆废液中对环境的有害物质含量较低。再者，由于制浆过程产生废液的污染负荷低，纤维原料利用率提高，因此，所得纸浆的纸张具有良好的印刷适性，因而具有很好的发展前景。
麦草作为一种农业生产过程中产生量较大的剩余物资源，随着其在制造化学浆方面的应用逐步萎缩，其资源存量会逐步增加，所以，进一步开发其在造纸行业中的利用价值，有助于解决造纸行业中原生纤维资源日益短缺的问题，同时也符合国家解决三农问题的重大战略决策。从国内生产实际来看，以麦草为纤维原料生产化机浆来制造本色纸种，如纸板，不失为一项行之有效的技术。采用麦草化机浆抄造的纸板一般具有生产成本低，纸板产品物理强度性能较高等优势，因而深受生产厂家和产品用户的欢迎。目前，制约国内麦草化机浆发展的主要问题还是如何采取有效的方法来处理制浆过程中产生的废液污染物。
化机浆制浆废液中的可溶性有机物多为半纤维素和小分子木质素等，若能将废液中的有机成分加以回用，添加到纸浆中用于纸张生产，既可以减轻造纸企业处理废液的压力，又能在造纸生产过程中直接实现废液综合利用，有利于降低生产成本。
近些年来，国内外研究人员从植物纤维原料中或制浆废液中分离出半纤维素进行改性用于表面施胶、打浆过程、造纸湿部添加等都取得了良好的预期效果，具有较为重要的理论价值，但在实际应用中存在可操作性差和应用成本较高的问题。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题是提供一种麦草化机浆制浆废液的资源化利用方法，其将废液处理后分别用作瓦楞原纸的疏散剂和喷淋剂，从而，使得废液充分利用，节省资源，且操作容易，成本低廉。
为实现上述目的，本发明提供了一种麦草化机浆制浆废液的资源化利用方法，包括以下步骤：
(1)将麦草化机浆制浆废液浓缩至质量浓度为10～30％，静置直至分层；
(2)调节上层澄清液的pH值为9～13后，使其在25～55℃的水浴中搅拌5～20分钟；
(3)升高水浴温度至60～85℃后，于1小时内添加完功能单体和催化剂的混合物，搅拌2.5～7小时后，调节pH为中性，制得瓦楞原纸的湿部添加剂，其中，上层澄清液与功能单体和催化剂的质量比为100∶(20～45)∶(5～10)，所述功能单体为甲醛、乙二醛、苯乙烯、马来酸酐、乙酸乙酯、丙烯酸酯、环氧氯丙烷和阳离子醚化剂中的一种或几种，所述催化剂为过硫酸盐、高锰酸盐或碱液；
(4)取下层沉淀物，与粘合剂X在25～45℃混合后，添加功能助剂，搅拌均匀后，制得瓦楞原纸的层合剂，其中，粘合剂X与功能助剂分别占沉淀物质量的(4～10)％和(0.3～1.2)％，其中，所述功能助剂为氯化铝、硫酸铝、阴离子聚丙烯酰胺和阳离子淀粉中的一种或几种，所述粘合剂X为原淀粉、阳离子淀粉、氧化淀粉、聚乙烯醇、丁苯乳胶和羟甲基脲中的一种或几种。
本发明麦草化机浆制浆废液的资源化利用方法至少具有以下优点：
(1)针对麦草化机浆制浆废液专一地进行物化改性，操作工艺简单，投资较少，完全可以满足物理性能达标的瓦楞原纸和本色纸板的生产抄造，无二次污染，实现制浆废液的资源化利用；
(2)浓缩废液静置分层后，上层液粘度低，有机物中羟基等活泼活性基团较多，易于进行化学反应改性，适用于浆内添加；下层沉淀物粘度较高，具有胶黏剂的性能，宜与淀粉等复配，回填层合到瓦楞原纸中，变废为宝。整个工艺生产过程针对性较强，具有良好的经济效益；
(3)改性废液总用量较大，完全可以实现中小型麦草化机浆制浆造纸的内消化一站式零排放生产工艺，发展前景广阔。
【附图说明】
图1为本发明麦草化机浆制浆废液的资源化利用方法的流程图。
【具体实施方式】
请参阅图1所示的流程图，对本发明方法进行详细描述：
实施例1
(1)对麦草化机浆制浆废液进行预浓缩处理，浓缩后，质量浓度为10％，静置数天，直至上下分层；
(2)取上层的澄清液，调节pH为9，接着，在25℃的水浴中电动搅拌5分钟，然后，升高水浴温度至60℃，在1小时内添加甲醛与过硫酸钾的混合液，搅拌反应7小时，最后，添加盐酸调节PH为中性，其中，上层的澄清液∶甲醛∶过硫酸钾的质量比为100∶20∶8；
(3)向OCC(Old Corrugated Containers)废纸浆中添加氯化铝疏解3分钟，再添加步骤(2)得到的改性后的废液疏解5分钟，最后抄造瓦楞原纸，其中，氯化铝的添加量占OCC废纸浆质量的0.3％，改性后的废液的添加量占OCC废纸浆质量的8％；
(4)取步骤(1)的下层沉淀物，将其与阳离子淀粉在25℃下均匀混合，接着，添加氯化铝，其中，阳离子淀粉和氯化铝分别占下层沉淀物质量的4％和0.3％，搅拌均匀后，喷淋到纸页成型器中的湿纸幅上，其中湿纸幅的定量为50g/m2，干度为8％，层合剂喷淋量为10g/m2，再接着，将两张网面朝外的手抄片结合在一起，最后，在压力为0.3MPa的条件下，压榨5分钟，最后，在80℃的温度下干燥成型。
实施例2
(1)对麦草化机浆制浆废液进行预浓缩处理，质量浓度为15％，静置数天，直至上下分层；
(2)取上层的澄清液，调节pH为13，接着，在45℃的水浴中电动搅拌10分钟，然后，升高水浴温度至70℃，在1小时内添加失水甘油基三甲基氯化铵与氢氧化钠的混合液，搅拌反应4小时，最后，添加醋酸溶液调节PH为中性，其中，上层的澄清液∶失水甘油基三甲基氯化铵∶氢氧化钠的质量比为100∶25∶5；
(5)向OCC(Old Corrugated Containers)废纸浆中添加硫酸铝疏解5分钟，再添加步骤(2)得到的改性后的废液疏解5分钟，抄造瓦楞原纸，其中，硫酸铝的添加量占OCC废纸浆质量的0.5％，改性后的废液的添加量占OCC废纸浆质量的6％；
(6)取步骤(1)的下层沉淀物，将其与玉米离子淀粉在30℃下均匀混合，接着，添加氯化铝，其中，玉米离子淀粉和氯化铝分别占沉淀物质量的5％和0.5％，搅拌均匀后，喷淋到纸页成型器中的湿纸幅上，其中湿纸幅的定量为50g/m2，干度为8％，层合剂喷淋量为8g/m2，再接着，将两张网面朝外的手抄片结合在一起，最后，在压力为0.4MPa的条件下，压榨3分钟，最后，在65℃的温度下干燥成型。
实施例3
(1)对麦草化机浆制浆废液进行预浓缩处理，质量浓度为30％，静置数天，直至上下分层；
(2)取上层的澄清液，调节pH为10，接着，在30℃的水浴中电动搅拌20分钟，然后，升高水浴温度至80℃，在1小时内添加马来酸酐与过硫酸铵的混合液，搅拌反应5小时，最后，添加硫酸溶液调节pH为中性，其中，上层的澄清液∶马来酸酐∶过硫酸铵的质量比为100∶40∶10；
(7)向OCC(Old Corrugated Containers)废纸浆中添加阳离子淀粉疏解5分钟，再添加步骤(2)得到的改性后的废液疏解3分钟，抄造瓦楞原纸，其中，氯化铝的添加量占OCC废纸浆质量的1.2％，改性后的废液的添加量占OCC废纸浆质量的8％；
(8)取步骤(1)的下层沉淀物，将其与氧化淀粉在35℃下均匀混合，接着，添加阳离子淀粉，其中，氧化淀粉和阳离子淀粉分别占沉淀物质量的10％和0.8％，，搅拌均匀后，喷淋到纸页成型器中的湿纸幅上，其中湿纸幅的定量为55g/m2，干度为10％，喷淋量为10g/m2，再接着，将两张网面朝外的手抄片结合在一起，最后，在压力为0.4MPa的条件下，压榨5分钟，最后，在90℃的温度下干燥成型。
实施例4
(1)对麦草化机浆制浆废液进行预浓缩处理，质量浓度为25％，静置数天，直至上下分层；
(2)取上层的澄清液，调节pH为11，接着，在40℃的水浴中电动搅拌12分钟，然后，升高水浴温度至60℃，在1小时内添加乙酸乙酯与高锰酸钾的混合液，搅拌反应3.5小时，最后，添加硫酸溶液调节PH为中性，其中，上层的澄清液∶乙酸乙酯∶高锰酸钾的质量比为100∶45∶10；
(3)向OCC(Old Corrugated Containers)废纸浆中添加硫酸铝疏解4分钟，再添加步骤(2)得到的改性后的废液疏解4分钟，抄造瓦楞原纸，其中，硫酸铝的添加量占OCC废纸浆质量的0.6％，改性后的废液的添加量占OCC废纸浆质量的10％；
(4)取步骤(1)的下层沉淀物，将其与氧化淀粉在40℃下均匀混合，接着，添加硫酸铝，其中，氧化淀粉和硫酸铝分别占沉淀物质量的6％和1.0％，搅拌均匀后，喷淋到纸页成型器中的湿纸幅上，其中湿纸幅的定量为55g/m2，干度为9％，喷淋量为6g/m2，再接着，将两张网面朝外的手抄片结合在一起，最后，在压力为0.3MPa的条件下，压榨5分钟，最后，在85℃的温度下干燥成型。
实施例5
(1)对麦草化机浆制浆废液进行预浓缩处理，质量浓度为30％，静置数天，直至上下分层；
(2)取上层的澄清液，调节pH为11，接着，在35℃的水浴中电动搅拌8分钟，然后，升高水浴温度至75℃，在1小时内添加丙烯酸酯与氢氧化钾的混合液，搅拌反应3小时，最后，添加甲酸溶液调节pH为中性，其中，上层的澄清液∶丙烯酸酯∶氢氧化钾的质量比为100∶20∶5；
(3)向OCC(Old Corrugated Containers)废纸浆中添加阴离子聚丙烯酰胺(AAM)疏解3分钟，再添加步骤(2)得到的改性后的废液疏解4分钟，抄造瓦楞原纸，其中，阴离子聚丙烯酰胺的添加量占OCC废纸浆质量的0.8％，改性后的废液的添加量占OCC废纸浆质量的12％；
(4)取步骤(1)的下层沉淀物，将其与聚乙烯醇(PVA)在30℃下均匀混合，接着，添加阴离子聚丙烯酰胺，其中，聚乙烯醇与阴离子聚丙烯酰胺分别占沉淀物质量的5％和1.2％，搅拌均匀后，喷淋到纸页成型器中的湿纸幅上，其中湿纸幅的定量为60g/m2，干度为10％，喷淋量为8g/m2，再接着，将两张网面朝外的手抄片结合在一起，最后，在压力为0.5MPa的条件下，压榨4分钟，最后，在95℃的温度下干燥成型。
实施例6
(1)对麦草化机浆制浆废液进行预浓缩处理，质量浓度为25％，静置数天，直至上下分层；
(2)取上层的澄清液，调节pH为12，接着，在50℃的水浴中电动搅拌15分钟，然后，升高水浴温度至75℃，在1小时内添加环氧氯丙烷与氢氧化纳的混合液，搅拌反应2.5小时，最后，添加甲酸溶液调节pH为中性，其中，上层的透明液∶环氧氯丙烷∶氢氧化纳的质量比为100∶25∶6；
(3)向OCC(Old Corrugated Containers)废纸浆中添加阳离子淀粉疏解4分钟，再添加步骤(2)得到的改性后的废液疏解3分钟，抄造瓦楞原纸，其中，阳离子淀粉的添加量占OCC废纸浆质量的1.0％，改性后的废液的添加量占OCC废纸浆质量的10％；
(4)取步骤(1)的下层沉淀物，将其与丁苯乳胶(固含量50％，pH＝10)在45℃下均匀混合，接着，添加阳离子淀粉，其中，羟甲基脲与阳离子淀粉分别占沉淀物质量的8％和1.2％，搅拌均匀后，喷淋到纸页成型器中的湿纸幅上，其中湿纸幅的定量为60g/m2，干度为9％，喷淋量为6g/m2，再接着，将两张网面朝外的手抄片结合在一起，最后，在压力为0.5MPa的条件下，压榨4分钟，最后，在100℃的温度下干燥成型。
实施例7
(1)对麦草化机浆制浆废液进行预浓缩处理，质量浓度为25％，静置数天，直至上下分层；
(2)取上层的透明液，调节pH为13，接着，在55℃的水浴中电动搅拌5分钟，然后，升高水浴温度至85℃，在1小时内添加3-氯-2羟丙基三甲基氯化铵与氨水的混合液，搅拌反应6小时，最后，添加醋酸溶液调节PH为中性，其中，上层的透明液∶3-氯-2羟丙基三甲基氯化铵∶氨水的质量比为100∶30∶6；
(3)向OCC(Old Corrugated Containers)废纸浆中添加阳离子淀粉疏解3分钟，再添加步骤(2)得到的改性后的废液疏解3分钟，抄造瓦楞原纸，其中，阳离子淀粉的添加量占OCC废纸浆质量的1.2％，改性后的废液的添加量占OCC废纸浆质量的12％；
(4)取步骤(1)的下层沉淀物，将其与羟甲基脲在40℃下均匀混合，接着，添加阳离子淀粉，其中，羟甲基脲与阳离子淀粉分别占沉淀物质量的6％和1.0％，搅拌均匀后，喷淋到纸页成型器中的湿纸幅上，其中湿纸幅的定量为65％，干度为12％，喷淋量为8g/m2，再接着，将两张网面朝外的手抄片结合在一起，最后，在压力为0.6MPa的条件下，压榨3分钟，最后，在105℃的温度下干燥成型。
以上所述仅为本发明的一种实施方式，不是全部或唯一的实施方式，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

Claims (4)

1.一种麦草化机浆制浆废液的资源化利用方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将麦草化机浆制浆废液浓缩至质量浓度为10～30％，静置直至分层；
(2)调节上层澄清液的pH值为9～13后，使其在25～55℃的水浴中搅拌5～20分钟；
(3)升高水浴温度至60～85℃后，于1小时内添加完功能单体和催化剂的混合物，搅拌2.5～7小时后，调节pH为中性，制得瓦楞原纸的湿部添加剂，其中，上层澄清液：功能单体：催化剂的质量比为100∶(20～45)∶(5～10)，所述功能单体为甲醛、乙二醛、苯乙烯、马来酸酐、乙酸乙酯、丙烯酸酯、环氧氯丙烷和阳离子醚化剂中的一种或几种，所述催化剂为过硫酸盐、高锰酸盐或碱液；
(4)取下层沉淀物，与粘合剂X在25～45℃混合后，添加功能助剂，其中，粘合剂X与功能助剂分别占沉淀物质量的4～10％和0.3～1.2％，搅拌均匀后，制得瓦楞原纸的层合剂，其中，所述功能助剂为氯化铝、硫酸铝、阴离子聚丙烯酰胺和阳离子淀粉中的一种或几种，所述粘合剂X为原淀粉、阳离子淀粉、氧化淀粉、聚乙烯醇、丁苯乳胶和羟甲基脲中的一种或几种。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述阳离子醚化剂为3-氯-2羟丙基三甲基氯化铵、3-氯丙基三甲基氯化铵、2，3环氧丙基三甲基氯化铵或失水甘油基三甲基氯化铵。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(3)中，调节pH时，加入的酸性溶液为盐酸、硫酸、甲酸或醋酸。 
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述丁苯乳胶的固含量为50％，pH为10。 
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