CN102644211B

CN102644211B - 一种工业大麻全秆漂白化学浆的制备方法

Info

Publication number: CN102644211B
Application number: CN201210160085.0A
Authority: CN
Inventors: 孙川; 关庆芳; 杨杰
Original assignee: YUNNAN JUHENG TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: YUNNAN JUHENG TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-05-22
Filing date: 2012-05-22
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2032-05-22
Also published as: CN102644211A

Abstract

一种工业大麻全秆漂白化学浆的制备方法，是将大麻秆切成小段，采用硫酸盐法蒸煮制浆，然后依次经过洗浆、打浆、筛浆、脱水后进行氯化，再将氯化浆料进行过氧化氢强化的碱处理，然后将碱处理浆料用次氯酸盐漂液进行中浓次氯酸盐漂白，再所得漂白浆料用过氧化氢漂液进行中浓过氧化氢补充漂白，即得到大麻全秆浆漂白化学纸浆。本发明提供了直接利用工业大麻全秆制备漂白纸浆的方法，解决了采用大麻全秆直接制浆的技术难题，为实现工业大麻纸浆生产规模化发展奠定了基础，对改善生态环境也有十分重要的推动和促进作用。

Description

一种工业大麻全秆漂白化学浆的制备方法

技术领域

本发明涉及造纸纸浆制备技术领域，具体的说，是一种采用工业大麻全秆为原料生产漂白化学浆的方法。

背景技术

大麻是适于在我国广泛种植的植物，大麻在整个生长过程中极少施用杀虫剂和除草剂，且其在单位时间单位面积的纤维产量远高于木材，大麻的韧皮纤维是优良的纺织原料，而采用大麻为原料生产的大麻纸张是一种绿色、环保的高档纸张，可广泛用于卷烟纸、茶叶袋纸、烟草薄片、滤纸、钞票、证券纸和各类高档包装材料等。

现有采用大麻原料生产纸浆的技术主要是利用大麻皮制作大麻皮浆，如中国专利CN 1204317C，公开了一种工业大麻皮浆的制备方法。采大麻皮制作大麻皮浆，需要先将大麻剥皮，而但现有的大麻剥皮机械存在剥皮效率低、剥得的大麻皮杂质含量高等缺点，不适合大规模生产。此外由于在大麻全秆中大麻秆芯约为大麻皮的四倍，如不对大麻秆芯加以利用，会造成资源的极大浪费。为了减少对大麻原料的浪费，也有一些厂家尝试先将大麻皮和大麻秆芯剥离，再分别采用不同的工艺进行制浆，不仅大麻剥皮繁琐、剥皮质量不高，而且制浆需要采用不同的工艺，工艺繁杂，投入的设备也较多，制得的浆料质量差异也较大。由于大麻皮和大麻秆芯的组织结构差异较大，至今没有人解决采用大麻全秆直接制浆的技术难题，因而这一直是该技术领域的一个空白点。而采用大麻全秆直接制浆也将是大麻纸浆产业发展的趋势。

发明内容

本发明的目的是填补现有技术的空白，提供一种采用工业大麻全秆制备漂白化学浆的方法，以适应工业大麻产业化发展的需要。

本发明的目的通过如下技术方案予以实现。

一种工业大麻全秆漂白化学浆的制备方法，方法如下：

（1）将大麻秆切成长度为1～3cm的小段，采用硫酸盐法蒸煮制浆，蒸煮用的氢氧化钠以其Na₂O含量计为大麻杆绝干原料重量的17%～22%；以Na₂O含量计，硫化度为大麻杆绝干原料重量的18%～20%，蒸煮时液比为1:3～1:4，升温曲线为：升温时间90～110min，保温时间120～180min，最高温度155～170℃；

（2）将步骤（1）蒸煮制得的浆液依次经过洗浆、打浆、筛浆、脱水后进行氯化，即向脱水后的浆液中通入氯气进行氯化木素处理，处理时的纸浆浓度为2.5%～3.5%，用氯量为每吨蒸煮浆液的绝干浆46kg～55kg；

（3）将步骤（2）所得氯化浆料用烧碱和过氧化氢进行过氧化氢强化的碱处理，处理时纸浆浓度为8%～12%，NaOH用量为步骤（2）所得氯化浆料绝干浆重量的2%～5%，H₂O₂用量为步骤（2）所得氯化浆料绝干浆重量的0.3%～1.3%，Na₂SiO₃用量为步骤（2）所得氯化浆料绝干浆重量的1.0%～2.0%，处理温度60℃～70℃，处理时间60min～90min；

（4）将步骤（3）所得碱处理浆料用次氯酸盐漂液进行中浓次氯酸盐漂白，处理时的纸浆浓度8%～12%，处理温度40℃～45℃，处理时间60min～90min，漂白前纸浆PH值10～12，漂白后纸浆PH值8.0～9.0，次氯酸盐漂液用量为步骤（3）所得碱处理浆料绝干浆重量的2%～5%；

（5）将步骤（4）所得漂白浆料再用过氧化氢漂液进行中浓过氧化氢补充漂白，即得到大麻全秆浆漂白化学纸浆；中浓过氧化氢补充漂白处理时的纸浆浓度10%～12%，处理温度70℃～90℃，处理时间60min～120min，漂白前纸浆PH值10.5-11.5，漂白后纸浆PH值8.0-10.0，过氧化氢漂液用量为步骤（4）所得漂白浆料绝干浆重量的1.0%～2.5%，Na₂SiO₃用量为步骤（4）所得漂白浆料绝干浆重量的2.5%～5.0%，NaOH用量为步骤（4）所得漂白浆料绝干浆重量的0.5％～1.2%，EDTA用量为步骤（4）所得漂白浆料绝干浆重量的0.2%～1.0%。

本发明方法制得的大麻全秆浆漂白化学纸浆白度不低于80.0%ISO，纤维湿重不小于3.0g，打浆度不低于30^oSR。

本发明步骤（3）所述过氧化氢强化的碱处理、步骤（4）所述中浓次氯酸盐漂白以及步骤（5）所述中浓过氧化氢补充漂白均在降流塔中进行。

本发明至少具有如下特点：

1）本发明充分地利用了大麻原料，将大麻皮与秆芯很好地综合利用起来，减少资源浪费，改善现有国内造纸原料短缺的状况；

2）对传统的漂白流程进行适当改造以适用于该种大麻纸浆的制作，投资小，效益高，既能实现技术上合理，又能实现经济上可行。

3）浆料采用次氯酸盐漂白后再添加过氧化氢漂白能有效地减少次氯酸盐用量，从而降低废水排放量，减轻对环境的压力；

4）利用大麻全秆制备出的纸浆能满足烟草薄片甚至卷烟纸的要求，漂白过程都在中浓条件下操作，产生废水量比常规低浓漂白的减少45～52%，产生的COD和BOD减少25～35%。本发明的漂白用氯量比传统漂白工艺减少40%以上，产生的可吸附有机氯化物完全满足我过目前所规定造纸工业的废水排放标准。

本发明提供了直接利用工业大麻全秆制备漂白纸浆的方法，解决了采用大麻全秆直接制浆的技术难题，为实现工业大麻纸浆生产规模化发展奠定了基础，并为工业大麻产业链的发展，改善生态环境起到十分重要的推动和促进作用，具有良好的应用前景。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表示的范围。除非另有说明，本发明中所采用的百分数均为重量百分数。

实施例1

一种工业大麻全秆漂白化学浆的制备方法，方法如下：

（1）将大麻全秆用鼓式削片机切断成长度2cm左右的料片，经过粗筛选后采用硫酸盐法蒸煮制浆，蒸煮条件为：氢氧化钠用量即用碱量为大麻杆绝干原料重量的18%（以Na₂O计），硫化度为大麻杆绝干原料重量的18%（以Na₂O计），蒸煮时液比为1:4，升温曲线为：升温时间110min，保温时间165min，最高温度170℃；蒸煮后浆料得率50.8%，卡伯值11.8，残碱14g/L；

（2）将步骤（1）蒸煮制得的浆液依次经过洗浆、打浆、筛浆，并经圆网浓缩机脱水后进行氯化，即将脱水后的浆液通入氯气进行纸浆氯化，进行氯化木素处理，处理时的纸浆浓度为2.5%，用氯量为每吨蒸煮浆液的绝干浆53kg；

（3）将步骤（2）所得氯化浆料经过中浓混合器送入第一降流塔用烧碱和过氧化氢进行过氧化氢强化的碱处理，处理时的工艺条件为：纸浆浓度为10%，NaOH用量为步骤（2）所得氯化浆料绝干浆重量的2.8%，H₂O₂用量为步骤（2）所得氯化浆料绝干浆重量的0.37%，Na₂SiO₃用量为步骤（2）所得氯化浆料绝干浆重量的1.5%，处理温度65℃，处理时间70min；

（4）将步骤（3）所得碱处理浆料进入真空洗浆机洗浆后送入第二降流塔加入次氯酸钠漂液进行中浓漂白，其漂白工艺条件为：纸浆浓度8%，处理温度42℃，处理时间80min，漂白前纸浆PH值11.5，漂白后纸浆PH值8.0，次氯酸盐漂液用量为步骤（3）所得碱处理浆料绝干浆重量的3%；所得浆液白度75.9%ISO，漂损4.5%，打浆度38^oSR，纤维湿重4.4g；

（5）将步骤（4）所得漂白浆料经真空洗浆机洗涤后加入H₂O₂、Na₂SiO₃、NaOH和EDTA送入第三降流塔进行中浓过氧化氢补充漂白，其漂白工艺条件为：纸浆浓度10%，处理温度80℃，处理时间90min，漂白前纸浆PH值11.0，漂白后纸浆PH值8.0，过氧化氢漂液用量为步骤（4）所得漂白浆料绝干浆重量的2.5%，Na₂SiO₃用量为步骤（4）所得漂白浆料绝干浆重量的3.5%，NaOH用量为步骤（4）所得漂白浆料绝干浆重量的0.6%，EDTA用量为步骤（4）所得漂白浆料绝干浆重量的0.6%。

本实施例制得的大麻全秆浆漂白化学纸浆白度82.88%ISO，纤维湿重5.1g，打浆度37^oSR，漂损5.2%，满足配抄烟草薄片及卷烟纸要求。

本实施例采用CEpHP的短序漂白流程，用于工业大麻全秆漂白化学浆的制备，整个漂白过程大多在中浓条件下进行，废水量60m³/t浆，比常规低浓漂白工艺减少48%，经检测，产生的COD和BOD分别为25kg/t浆和7kg/t浆，比常规低浓漂白工艺减少30%，本实施例的漂水用量为3%，相比传统工艺有所减少。

实施例2

一种工业大麻全秆漂白化学浆的制备方法，方法如下：

（1）将大麻全秆用鼓式削片机切断成长度1-3cm的料片，经过粗筛选后采用硫酸盐法蒸煮制浆，蒸煮条件为：氢氧化钠用量即用碱量为大麻杆绝干原料重量的17%（以Na₂O计），硫化度为大麻杆绝干原料重量的18%（以Na₂O计），蒸煮时液比为1:4，升温曲线为：升温时间110min，保温时间175min，最高温度160℃；蒸煮后浆料得率51.4%，卡伯值11.4，残碱18g/L；

（2）将步骤（1）蒸煮制得的浆液依次经过洗浆、打浆、筛浆，并经圆网浓缩机脱水后进行氯化，即将脱水后的浆液通入氯气进行纸浆氯化，进行氯化木素处理，处理时的纸浆浓度为3.0%，用氯量为每吨蒸煮浆液的绝干浆48kg；

（3）将步骤（2）所得氯化浆料经过中浓混合器送入第一降流塔用烧碱和过氧化氢进行过氧化氢强化的碱处理，处理时的工艺条件为：纸浆浓度为8%，NaOH用量为步骤（2）所得氯化浆料绝干浆重量的3.2%，H₂O₂用量为步骤（2）所得氯化浆料绝干浆重量的0.7%，Na₂SiO₃用量为步骤（2）所得氯化浆料绝干浆重量的1.5%，处理温度70℃，处理时间60min；

（4）将步骤（3）所得碱处理浆料进入真空洗浆机洗浆后送入第二降流塔加入次氯酸钠漂液进行中浓漂白，其漂白工艺条件为：纸浆浓度10%，处理温度45℃，处理时间90min，漂白前纸浆PH值11.0，漂白后纸浆PH值8.5，次氯酸盐漂液用量为步骤（3）所得碱处理浆料绝干浆重量的2.5%；所得浆液白度77.2%ISO，漂损4.7%，打浆度36^oSR，纤维湿重4.1g；

（5）将步骤（4）所得漂白浆料经真空洗浆机洗涤后加入H₂O₂、Na₂SiO₃、NaOH和EDTA送入第三降流塔进行中浓过氧化氢补充漂白，其漂白工艺条件为：纸浆浓度10%，处理温度70℃，处理时间120min，漂白前纸浆PH值11.0，漂白后纸浆PH值8.0，过氧化氢漂液用量为步骤（4）所得漂白浆料绝干浆重量的2.0%，Na₂SiO₃用量为步骤（4）所得漂白浆料绝干浆重量的3.0%，NaOH用量为步骤（4）所得漂白浆料绝干浆重量的0.6%，EDTA用量为步骤（4）所得漂白浆料绝干浆重量的0.5%。

本实施例制得的大麻全秆浆漂白化学纸浆白度81.19%ISO，纤维湿重4.7g，打浆度37^oSR，漂损9.1%，满足配抄烟草薄片及卷烟纸要求。

本实施例采用CEpHP的短序漂白流程，用于工业大麻全秆漂白化学浆的制备，整个漂白过程大多在中浓条件下进行，废水量56m³/t浆，比常规低浓漂白工艺减少49%，经检测，产生的COD和BOD分别为2.3kg/t浆和7kg/t浆，比常规低浓漂白工艺减少32%，本实施例的漂水用量为2.5%，相比传统工艺大幅度减少。

实施例3

一种工业大麻全秆漂白化学浆的制备方法，方法如下：

（1）将大麻全秆用鼓式削片机切断成长度3cm的小段，经过粗筛选后采用硫酸盐法蒸煮制浆，蒸煮用的氢氧化钠以其Na₂O含量计为大麻杆绝干原料重量的22%；以Na₂O含量计，硫化度为为大麻杆绝干原料重量的19%，蒸煮时液比为1:3，升温曲线为：升温时间90min，保温时间180min，最高温度155℃；蒸煮后浆料得率49.7%，卡伯值9.3，残碱21g/L；

（2）将步骤（1）蒸煮制得的浆液依次经过洗浆、打浆、筛浆，并经圆网浓缩机脱水后进行氯化，即将脱水后的浆液通入氯气进行纸浆氯化，进行氯化木素处理，处理时的纸浆浓度为3.5%，用氯量为每吨蒸煮浆液的绝干浆55kg；

（3）将步骤（2）所得氯化浆料经过中浓混合器送入第一降流塔用烧碱和过氧化氢进行过氧化氢强化的碱处理，处理时的工艺条件为：纸浆浓度为12%，NaOH用量为步骤（2）所得氯化浆料绝干浆重量的2.0%，H₂O₂用量为步骤（2）所得氯化浆料绝干浆重量的0.3%，Na₂SiO₃用量为步骤（2）所得氯化浆料绝干浆重量的1.0%，处理温度60℃，处理时间70min；

（4）将步骤（3）所得碱处理浆料进入真空洗浆机洗浆后送入第二降流塔加入次氯酸钠漂液进行中浓漂白，其漂白工艺条件为：纸浆浓度12%，处理温度40℃，处理时间90min，漂白前纸浆PH值12，漂白后纸浆PH值8.5，次氯酸盐漂液用量为步骤（3）所得碱处理浆料绝干浆重量的2.0%；所得浆液白度78.7%ISO，漂损5.4%，打浆度39^oSR，纤维湿重3.9g；

（5）将步骤（4）所得漂白浆料再送入第三降流塔用过氧化氢漂液进行中浓过氧化氢补充漂白，处理时的纸浆浓度11%，处理温度80℃，处理时间90min，漂白前纸浆PH值10.5，漂白后纸浆PH值8.5，过氧化氢漂液用量为步骤（4）所得漂白浆料绝干浆重量的2.0%，Na₂SiO₃用量为步骤（4）所得漂白浆料绝干浆重量的4.5%，NaOH用量为步骤（4）所得漂白浆料绝干浆重量的0.8%，EDTA用量为步骤（4）所得漂白浆料绝干浆重量的0.2%。

本实施例制得的大麻全秆浆漂白化学纸浆白度83.85%ISO，纤维湿重4.1g，打浆度38^oSR，漂损5.8%，满足配抄烟草薄片及卷烟纸要求。

本实施例采用CEpHP的短序漂白流程，用于工业大麻全秆漂白化学浆的制备，整个漂白过程大多在中浓条件下进行，废水量50m³/t浆，比常规低浓漂白工艺减少52%，经检测，产生的COD和BOD分别为24kg/t浆和6.6kg/t浆，比常规低浓漂白工艺减少30%，本实施案例的漂水用量为2.8%，相比传统工艺明显减少。

实施例4

一种工业大麻全秆漂白化学浆的制备方法，方法如下：

（1）将大麻全秆用鼓式削片机切断成长度1-2cm的小段，经过粗筛选后采用硫酸盐法蒸煮制浆，蒸煮条件为：用碱量为大麻杆绝干原料重量的22%（以Na₂O计），硫化度（以Na₂O计）为大麻杆绝干原料重量的19%，蒸煮时液比为1:3.5，升温曲线为：升温时间100min，保温时间120min，最高温度165℃；蒸煮后浆料得率44.8%，卡伯值10.3，残碱9g/L；

（2）将步骤（1）蒸煮制得的浆液依次经过洗浆、打浆、筛浆，并经圆网浓缩机脱水后进行氯化，即将脱水后的浆液通入氯气进行纸浆氯化，进行氯化木素处理，处理时的纸浆浓度为3.3%，用氯量为每吨蒸煮浆液的绝干浆46kg；

（3）将步骤（2）所得氯化浆料经过中浓混合器送入第一降流塔用烧碱和过氧化氢进行过氧化氢强化的碱处理，处理时的工艺条件为：纸浆浓度为10%，NaOH用量为步骤（2）所得氯化浆料绝干浆重量的5.0%，H₂O₂用量为步骤（2）所得氯化浆料绝干浆重量的0.7%，Na₂SiO₃用量为步骤（2）所得氯化浆料绝干浆重量的1.2%，处理温度60℃，处理时间90min；

（4）将步骤（3）所得碱处理浆料进入真空洗浆机洗浆后送入第二降流塔加入次氯酸钠漂液进行中浓漂白，其漂白工艺条件为：纸浆浓度12%，处理温度42℃，处理时间60min，漂白前纸浆PH值10.0，漂白后纸浆PH值9.0，次氯酸盐漂液用量为步骤（3）所得碱处理浆料绝干浆重量的2.0%；所得纸浆白度73.4%ISO，漂损2.9%，打浆度38^oSR，纤维湿重5.5g；

（5）将步骤（4）所得漂白浆料再用过氧化氢漂液进行中浓过氧化氢补充漂白，处理时的纸浆浓度12%，处理温度90℃，处理时间60min，漂白前纸浆PH值11.0，漂白后纸浆PH值9.0，过氧化氢漂液用量为步骤（4）所得漂白浆料绝干浆重量的1.0%，Na₂SiO₃用量为步骤（4）所得漂白浆料绝干浆重量的2.5%，NaOH用量为步骤（4）所得漂白浆料绝干浆重量的1.2％，EDTA用量为步骤（4）所得漂白浆料绝干浆重量的1.0%。

本实施例制得的大麻全秆浆漂白化学纸浆，其白度为82.06%ISO，纤维湿重5.0g，打浆度38^oSR，漂损3.7%，满足配抄烟草薄片及卷烟纸要求。

本实施例采用CEpHP的短序漂白流程，用于工业大麻全秆漂白化学浆的制备，整个漂白过程大多在中浓条件下进行，废水量55m³/t浆，比常规低浓漂白工艺减少50%，经检测，产生的COD和BOD分别为23kg/t浆和6.0kg/t浆，比常规低浓漂白工艺减少32%，本实施例的漂水用量为2%，相比传统工艺大幅度减少。

实施例5

一种工业大麻全秆漂白化学浆的制备方法，方法如下：

（1）将大麻全秆用鼓式削片机切断成长度1.5cm的小段，经过粗筛选后采用硫酸盐法蒸煮制浆，蒸煮条件为：用碱量为大麻杆绝干原料重量的20%（以Na₂O计），硫化度（以Na₂O计）为大麻杆绝干原料重量的20%，蒸煮时液比为1:3.5，升温曲线为：升温时间110min，保温时间165min，最高温度160℃；蒸煮后浆料得率45.8%，卡伯值13.5，残碱14g/L；

（2）将步骤（1）蒸煮制得的浆液依次经过洗浆、打浆、筛浆，并经圆网浓缩机脱水后进行氯化，即将脱水后的浆液通入氯气进行纸浆氯化，进行氯化木素处理，处理时的纸浆浓度为3.5%，用氯量为每吨蒸煮浆液的绝干浆46kg；

（3）将步骤（2）所得氯化浆料经过中浓混合器送入第一降流塔用烧碱和过氧化氢进行过氧化氢强化的碱处理，处理时的工艺条件为：纸浆浓度为11%，NaOH用量为步骤（2）所得氯化浆料绝干浆重量的3.5%，H₂O₂用量为步骤（2）所得氯化浆料绝干浆重量的1.3%，Na₂SiO₃用量为步骤（2）所得氯化浆料绝干浆重量的2.0%，处理温度70℃，处理时间90min；

（4）将步骤（3）所得碱处理浆料进入真空洗浆机洗浆后送入第二降流塔加入次氯酸钠漂液进行中浓漂白，其漂白工艺条件为：纸浆浓度10%，处理温度40℃，处理时间90min，漂白前纸浆PH值11.5，漂白后纸浆PH值8.5，次氯酸盐漂液用量为步骤（3）所得碱处理浆料绝干浆重量的5%；所得纸浆白度78.6%ISO，漂损9.1%，打浆度38^oSR，纤维湿重4.0g；

（5）将步骤（4）所得漂白浆料再用过氧化氢漂液进行中浓过氧化氢补充漂白，处理时的纸浆浓度10%，处理温度90℃，处理时间90min，漂白前纸浆PH值11.5，漂白后纸浆PH值9.5，过氧化氢漂液用量为步骤（4）所得漂白浆料绝干浆重量的2.0%，Na₂SiO₃用量为步骤（4）所得漂白浆料绝干浆重量的3.0%，NaOH用量为步骤（4）所得漂白浆料绝干浆重量的0.6％，EDTA用量为步骤（4）所得漂白浆料绝干浆重量的0.5%。

本实施例制得的大麻全秆浆漂白化学纸浆，其白度为85.52%ISO，纤维湿重3.6g，打浆度37^oSR，漂损9.8%，满足配抄烟草薄片及卷烟纸要求。

本实施例采用CEpHP短序漂白流程，用于工业大麻全秆漂白化学浆的制备，整个漂白过程大多在中浓条件下进行，废水量62m³/t浆，比常规低浓漂白工艺减少45%，经检测，产生的COD和BOD分别为28kg/t浆和7.8kg/t浆，比常规低浓漂白工艺减少27%，本实施例的漂水用量为3.5%，相比传统工艺有所减少。

本发明所述及的中浓漂白是指漂白时，纸浆浓度为7%-15%范围内的漂白，低浓漂白是指漂白时纸浆纤维浓度在3%-5%的漂白。

本发明方法中所述的原料（或浆料）绝干重量是指原料（或浆料）试样在（105±2）℃烘干至恒重所剩余试样质量与原试样质量之比，以百分数表示。

Claims

1.一种工业大麻全秆漂白化学浆的制备方法，其特征在于，方法如下：

2.根据权利要求1所述的一种工业大麻全秆漂白化学浆的制备方法，其特征在于，本方法制得的大麻全秆浆漂白化学纸浆白度不低于80.0%ISO，纤维湿重不小于3.0g，打浆度不低于30^oSR。

3.根据权利要求1或2所述的一种工业大麻全秆漂白化学浆的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述过氧化氢强化的碱处理、步骤（4）所述中浓次氯酸盐漂白以及步骤（5）所述中浓过氧化氢补充漂白均在降流塔中进行。