CN102230288B

CN102230288B - 一种秸秆生物酶降解助剂及降解制浆工艺

Info

Publication number: CN102230288B
Application number: CN 201110189859
Authority: CN
Inventors: 李树泉
Original assignee: TAIAN QINENG CHEMICAL TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Taian Qineng Chemical Technology Co., Ltd.
Priority date: 2011-07-08
Filing date: 2011-07-08
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2031-07-08
Also published as: CN102230288A

Abstract

本发明涉及秸秆降解技术领域一种秸秆生物酶降解助剂，包括纤维素酶8-10%、脂肪酶6-11%、α-1,4-葡萄糖水解酶6-10%、过氧化氢酶4-10%、尿素6-20%、硫酸镁6-16%、脂肪醇聚氧乙烯醚8-15%、烷基酚聚氧乙烯醚OP-1011-15%，余量为赋形剂。将秸秆洗净切段，投入快速制浆机中，加入水和秸秆生物酶降解助剂，混合均匀，在快速制浆机中加热至50-60℃搓磨、反应1-1.5小时；然后加入双氧水漂白，白度大于70%ISO时，终止反应得纸浆。本发明不用高温蒸煮，不用强碱强酸、无污染，满足环保制浆的要求，制浆无废水排放，且在可节约大量生产用水，节约能源，降低生产成本，加快制浆速度。

Description

一种秸秆生物酶降解助剂及降解制浆工艺

技术领域

本发明涉及秸秆降解技术领域，特别涉及一种秸秆生物酶降解助剂，还涉及一种秸秆生物酶降解制浆工艺。

背景技术

造纸工业是国民经济的一项重要工业，国内造纸企业多数沿用传统的制浆工艺，排放大量黑水，不符合国家规定的排放标准，给我国经济带来极大的损失。

目前我国科研人员对生物制浆也进行了广泛的技术开发与应用，多数采用生物菌群，如白腐菌、放线菌等，本工艺制浆的缺点是菌群要求的环境严格，反应时间长，浆的硬度高、无法大规模生产。我国的造纸制浆技术主要有碱法、亚硫酸盐法、中性亚胺法、机械法等，这几种传统的造纸制浆技术在过程中有大量的黑液排出，造成了严重的环境污染，而且目前对造纸制浆技术的改进，都是围绕黑液的处理进行的改进。因此，需配备污水处理设备，投资大、治理不彻底，一般的厂家难以达标，不得已关停了大量制浆生产线。

发明内容

为了解决秸秆制浆过程中黑水排放造成环境污染的问题，本发明提供了一种在制浆过程中利用生物酶降解植物秸秆中非纤维类物质的秸秆生物酶降解助剂。

本发明还提供了使用所述秸秆生物酶降解助剂的秸秆生物酶降解制浆工艺。

本发明是通过以下措施实现的：

一种秸秆生物酶降解助剂，包括以下重量份的组分：

纤维素酶8-10%、脂肪酶6-11%、α-1,4-葡萄糖水解酶6-10%、过氧化氢酶4-10%、尿素6-20%、硫酸镁6-16%、脂肪醇聚氧乙烯醚8-15%、烷基酚聚氧乙烯醚OP-10 11-15%，余量为赋形剂；

所述纤维素酶活性单位为25000u/g，脂肪酶活性单位为22000u/g，α-1,4-葡萄糖水解酶活性单位为15000u/g，过氧化氢酶活性单位为20000u/g。

所述的赋形剂为钙粉、元明粉、滑石粉中的一种或两种。

一种秸秆生物酶降解制浆工艺，将秸秆洗净切段，投入快速制浆机中，加入水和所述的秸秆生物酶降解助剂，混合均匀，在快速制浆机中加热至50-60℃搓磨、反应1-1.5小时；然后分次加入占秸秆重量30-40%的双氧水漂白1.5-2小时，白度大于70%ISO时，终止反应得纸浆；

所述双氧水中H₂O₂的含量为27.5wt%；

所述秸秆的含水量≤8%，秸秆：秸秆生物酶降解助剂：水的重量比为1：0.15-0.25：5-6。

所述快速制浆机包括桶体、支脚、进料口、出浆口、回水管、排渣口和动力装置，所述桶体为一圆台状、置于支脚上，所述排渣口设置在桶体的底部，其特征在于：还包括搓磨装置和螺旋提升装置，所述搓磨装置通过固定装置固定在桶体内部，搓磨装置的下端设有螺旋铰刀，该搓磨装置由设置于桶体上部的螺旋转子动力装置控制；所述螺旋提升装置倾斜设置，其低端与桶体的下部外侧连接，该连接部位设有筛板，其高端设有出浆口，所述回水管的一端与桶体上部相连，另一端与螺旋提升装置的高端连接。

所述搓磨装置由定子、螺旋转子和螺旋转子动力装置构成，所述螺旋转子为双螺旋结构，由设置在桶体上方的螺旋转子动力装置带动其旋转；所述定子为内壁上设有定子腭板的桶状结构，该定子通过固定装置固定在桶体的内壁上。

所述的螺旋提升装置由螺旋提升桶体、螺旋提升转子和螺旋提升动力装置构成，所述螺旋提升转子设置于螺旋提升桶体内，由设置在其上部的螺旋提升动力装置带动其旋转。

所述的桶体的外侧设有加强筋。

所述定子腭板的表面为腭状凸起结构。

该发明是基于酶降解纤维，软化剂、表面活性剂加强了纤维物质的软化使生物酶的作用更强，起到强化和渗透软化作用，尿素在这里起到增溶剂的作用和活化作用。

采用本发明提出的生物酶降解助剂，在应用到制浆过程中，需加温到50-60℃，在这个温度范围下，酶的活性最大，制浆时间缩短，满足快速制浆的要求。

本发明的有益效果：

1、本发明工艺到漂白浆需3-5小时，比传统制浆快1-2小时，大大提高了工作效率，且在制浆过程中不用高温蒸煮，不用强碱强酸、无污染，满足环保制浆的要求，一次性可制成白度达到70%ISO以上的白浆；

2、本发明技术方案充分考虑了在整个制浆过程中加入的降解酶制品能够把草类纤维与非纤维物质分离比较彻底，制浆无废水排放，不会造成环境污染；

3、本发明不产生黑液、无污染、省去了黑液处理设备、一次成漂白纸浆，并可节约大量生产用水，节约能源，降低生产成本，加快制浆速度，降低能耗和污染，实现无污染生物制浆的目的。

附图说明

图1为本发明快速制浆机的结构示意图。

图2为本发明的磋磨装置结构示意图；

图3为本发明的螺旋提升装置结构示意图；

图中：1桶体、2支脚、3搓磨装置、4排渣口、5螺旋提升装置、6出浆口、7螺旋提升动力装置、8回水管、9螺旋转子动力装置、10进料口、11螺旋转子、12定子、13螺旋铰刀、14螺旋提升桶体、15螺旋提升转子、16筛板、17固定装置、18桶体加强筋、19定子腭板。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面结合具体实施例来进一步说明。

实施例1：

一种秸秆生物酶降解助剂，包括以下重量份的组分：

纤维素酶8%、脂肪酶11%、α-1,4-葡萄糖水解酶6%、过氧化氢酶10%、尿素20%、硫酸镁16%、脂肪醇聚氧乙烯醚8%、烷基酚聚氧乙烯醚OP-10 11%，余量为钙粉赋形剂；

纤维素酶活性单位为25000u/g，脂肪酶活性单位为22000u/g，α-1,4-葡萄糖水解酶活性单位为15000u/g，过氧化氢酶活性单位为20000u/g。

将含水量为7%的麦草秸秆洗净切段，投入快速制浆机中，加入水和秸秆生物酶降解助剂，麦草秸秆：秸秆生物酶降解助剂：水的重量比为1：0.15：5，混合均匀，在快速制浆机中加热至50℃搓磨、反应1.5小时；分四次加入占麦草秸秆重量30%的双氧水漂白2小时，双氧水中H₂O₂的含量为27.5wt%，白度达到71%ISO时，加热至90℃，使酶失活，双氧水分解，反应终止，放浆得打浆度为28°SR，浆得率65%纸浆，所浓缩后的水经沉淀处理后再次回用。

快速制浆机包括桶体1、支脚2、搓磨装置3、螺旋提升装置5、进料口10、出浆口6、回水管8、排渣口4、螺旋提升动力装置7和螺旋转子动力装置9。

桶体1置于支脚2上，排渣口4设置在桶体1的底部，搓磨装置3通过固定装置17固定在桶体1内部，搓磨装置3的下端设有螺旋铰刀13，该搓磨装置3由设置于桶体1上部的螺旋转子动力装置9控制，螺旋提升装置7倾斜设置，其低端与桶体1的下部外侧连接，其高端设有出浆口6，回水管8一端与桶体1上部相连，另一端与螺旋提升装置5的高端连接。

桶体1为一圆台状，其外侧设有加强筋18，作为装麦草、水及秸秆生物酶降解助剂的容器。

搓磨装置3由定子12、螺旋转子11和螺旋转子动力装置9构成，通过固定装置17固定在桶体1内部。

定子12为内壁上设有定子腭板19的桶状结构，定子12通过固定装置17固定在桶体1内部。

螺旋转子11为双螺旋结构，由设置在桶体1上方的螺旋转子动力装置9带动其旋转，该螺旋转子11设置在定子12内，螺旋转子11的旋转可以使麦草与定子12进行搓磨、搅拌。

搓磨装置3的底部设有螺旋铰刀13，起到碎解的作用，可将浆料进行碎解。

螺旋提升装置5由螺旋提升桶体14、螺旋提升转子15和螺旋提升动力装置7构成，螺旋提升转子15设置于螺旋提升桶体14内，依靠设置在其上部的螺旋提升动力装置7带动其旋转。

螺旋提升装置5与桶体1的连接部分设有筛板。

制浆机工作时，螺旋转子传动装置9带动螺旋转子11旋转，浆料在螺旋转子11与定子腭板19表面的腭状凸起进行搓磨后，从定子12下部出来又经过设于底部的螺旋铰刀13碎解，然后翻到桶体1的上部完成一个循环，随着旋转转子11连续的转动，浆料不断被混合→搓磨→碎解，纤维被水化搓磨，满足了制浆软化纤维的要求。

制浆机制浆过程结束，浆料可以通过筛板16进入螺旋提升桶体14内，螺旋提升动力装置7带动螺旋提升转子15转动，将浆料通过螺旋转子11提升到高于桶体1的出浆口6部位出料，螺旋提升装置5内的制浆水又通过回水管8回到桶体1内，因此螺旋转子11既起到出浆作用也起到浓缩作用，保证了制浆水的循环利用。

当需要快速排料时可通过排渣口4快速排料。

实施例2：

一种秸秆生物酶降解助剂，其特征在于包括以下重量份的组分：

纤维素酶8%、脂肪酶6%、α-1,4-葡萄糖水解酶7%、过氧化氢酶4%、尿素10%、硫酸镁12%、脂肪醇聚氧乙烯醚15%、烷基酚聚氧乙烯醚OP-10 14%，余量为钙粉与元明粉以重量比1:1比例混合的赋形剂。

一种秸秆生物酶降解制浆工艺，将含水量为8%的芦苇秸秆洗净切段，投入快速制浆机中，加入水和秸秆生物酶降解助剂，芦苇秸秆：秸秆生物酶降解助剂：水的重量比为1：0.06：5，混合均匀，在快速制浆机中加热至60℃搓磨、反应1小时；分四次加入占秸秆重量40%的双氧水漂白1.5小时，双氧水中H₂O₂的含量为27.5wt%，白度达到74%ISO时，加热至90℃，使酶失活，双氧水分解，反应终止，放浆得打浆度为27°SR，浆得率68%纸浆，所浓缩后的水经沉淀处理后再次回用。

快速制浆机结构同实施例1。

实施例3：

一种秸秆生物酶降解助剂，包括以下重量份的组分：

纤维素酶10%、脂肪酶11%、α-1,4-葡萄糖水解酶10%、过氧化氢酶10%、尿素6%、硫酸镁6%、脂肪醇聚氧乙烯醚11%、烷基酚聚氧乙烯醚OP-10 15%，余量为滑石粉与元明粉以重量比1:1比例混合的赋形剂。

一种秸秆生物酶降解制浆工艺，将含水量为8%的竹木纤维秸秆洗净切段，投入快速制浆机中，加入水和秸秆生物酶降解助剂，芦苇秸秆：秸秆生物酶降解助剂：水的重量比为1:0.08:6，混合均匀，在快速制浆机中加热至60℃搓磨、反应1.5小时；分五次加入占秸秆重量的35%的双氧水漂白2小时，双氧水中H₂O₂的含量为27.5wt%，白度达到75%ISO时，加热至90℃，使酶失活，双氧水分解，反应终止，放浆得打浆度为24°SR，浆得率69%纸浆，所浓缩后的水经沉淀处理后再次回用。

快速制浆机结构同实施例1。

降解软化后的秸秆要加入双氧水，进行过氧化物漂白，由于制浆机中仍保持50-60℃温度，完全满足双氧水的引发温度，所以反应较激烈，双氧水易溢出制浆机，因此添加双氧水时应分批添加直到纸浆白度达到70%ISO以上为止。

本发明的秸秆生物酶降解制浆工艺和传统蒸球制浆工艺对比

对本发明的秸秆生物酶降解制浆工艺和传统蒸球制浆工艺从工艺条件到制得的纸浆性能等方面进行了一下对比，见表1。

表1使用本发明工艺所制成的纸浆与常规蒸球制纸浆性能对比表

其中浆得率、打浆度、湿重都是在漂白之后测得的数值。

上面结合不同制浆原料对本发明进行了示例性的描述，但本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法和技术方案的各种替换均在本发明的保持范围内。

Claims

1.一种秸秆生物酶降解制浆工艺，其特征是将秸秆洗净切段，投入快速制浆机中，加入水和秸秆生物酶降解助剂，混合均匀，在快速制浆机中加热至50-60℃搓磨、反应1-1.5小时；然后分次加入占秸秆重量30-40%的双氧水漂白1.5-2小时，白度大于70%ISO时，终止反应得纸浆；

所述秸秆生物酶降解助剂，由以下重量份的组分组成：

所述纤维素酶活性单位为25000u/g，脂肪酶活性单位为22000u/g，α-1,4-葡萄糖水解酶活性单位为15000u/g，过氧化氢酶活性单位为20000u/g；

所述的赋形剂为钙粉、元明粉、滑石粉中的一种或两种；

所述双氧水中H₂O₂的含量为27.5wt%；

所述秸秆的含水量≤8%，秸秆：秸秆生物酶降解助剂：水的重量比为1：0.15-0.25：5-6；

所述的秸秆生物酶降解制浆工艺，所述快速制浆机

包括桶体（1）、支脚（2）、进料口（10）、出浆口（6）、回水管（8）、排渣口（4）和动力装置，所述桶体（1）为一圆台状、置于支脚（2）上，所述排渣口（4）设置在桶体（1）的底部，其特征在于：还包括搓磨装置（3）和螺旋提升装置（5），所述搓磨装置（3）通过固定装置（17）固定在桶体（1）内部，搓磨装置（3）的下端设有螺旋铰刀（13），该搓磨装置（3）由设置于桶体（1）上部的螺旋转子动力装置（9）控制；所述螺旋提升装置（5）倾斜设置，其低端与桶体（1）的下部外侧连接，该连接部位设有筛板（16），其高端设有出浆口（6），所述回水管（8）的一端与桶体（1）上部相连，另一端与螺旋提升装置（5）的高端连接。

2.根据权利要求1所述的秸秆生物酶降解制浆工艺，其特征在于：所述搓磨装置（3）由定子（12）、螺旋转子（11）和螺旋转子动力装置（9）构成，所述螺旋转子（11）为双螺旋结构，由设置在桶体（1）上方的螺旋转子动力装置（9）带动其旋转；所述定子（12）为内壁上设有定子腭板（19）的桶状结构，该定子（12）通过固定装置（17）固定在桶体（1）的内壁上。

3.根据权利要求1所述的秸秆生物酶降解制浆工艺，其特征在于：所述的螺旋提升装置（5）由螺旋提升桶体（14）、螺旋提升转子（15）和螺旋提升动力装置（7）构成，所述螺旋提升转子（15）设置于螺旋提升桶体（14）内，由设置在其上部的螺旋提升动力装置（7）带动其旋转。

4. 根据权利要求1所述的秸秆生物酶降解制浆工艺，其特征在于：所述的桶体（1）的外侧设有加强筋（18）。

5.根据权利要求2所述的秸秆生物酶降解制浆工艺，其特征在于：所述定子腭板（19）的表面为腭状凸起结构。