CN102704299A

CN102704299A - 一种用于秸秆物理制浆的助剂及其使用方法

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Publication number: CN102704299A
Application number: CN2012101729185A
Authority: CN
Inventors: 陈集双; 覃佐东; 覃佳佳
Original assignee: Nanjing Biofunction Biological Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Nanjing Biofunction Biological Science & Technology Co Ltd
Priority date: 2012-05-29
Filing date: 2012-05-29
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2032-05-29
Also published as: CN102704299B

Abstract

本发明属于生物化工和制浆造纸领域，公开了一种用于秸秆物理制浆的助剂及其使用方法。一种用于秸秆物理制浆的助剂，包括：二甲基硅油、纤维软化离解剂、十二烷基硫酸钠、甲酰胺、低温消泡剂TF-508C和水。将所述的助剂兑水稀释4~20倍后，利用电泵控制喷淋装置在磨浆过程中均匀添加，喷淋频率为2~20L/H，优选8~20L/H。本发明实现了秸秆环保物理制浆技术支持，采用“喷淋浸润法”代替传统的浸泡“蒸煮法”，因而不易产生污染，实现了秸秆物理制浆的环保生产，喷淋浸润秸秆的助剂液体可以回用，整个制浆过程无污排放，以实现纸浆生产的零排放。

Description

一种用于秸秆物理制浆的助剂及其使用方法

技术领域

本发明属于生物化工和制浆造纸领域，涉及一种用于利用植物秸秆进行物理制浆的助剂及其使用方法。

背景技术

秸秆生物质作为一种重要的可再生资源，国内外从不同方面进行了研究开发。已经产业化的造纸工业、化纤工业等都是以其中“单一组分”的物质为对象进行开发，从而浪费了大部分的其他生物质资源，而且污染环境。大多秸秆木质纤维素资源的开发利用至今未能在技术经济方面获得突破。

造纸业的传统生产工艺主要为碱法、亚硫酸铵法，中性亚钠法和半化学法等等，这几种传统的造纸制浆技术在制浆蒸煮过程中有大量的黑液排出，污染了大小江河、湖泊，污染了我们赖以生存的地球环境，给人民生活带来了极大的危害。国内外已经充分意识到这一点，治理污染，保护环境迫在眉睫。我国许多污染大的纸厂已被关闭很多。许多厂家为了治理污染，不惜投入重金，购置黑液治理设备，投资巨大，耗费了大量人力、物力、财力也没有搞好，致使造纸厂的生产成本提高，治污染运行费用增加，企业的经济效益全面下滑，严重影响了企业发展。在现有技术条件下，秸秆的科学出路之一是规模化综合制备工业原材料。利用秸秆制备半化学机械浆是其中的一个科学选择之一。但是化学机械浆在制备过程中通过蒸煮软化秸秆将造成严重的环境污染，现已有企业尝试加入柔软剂进行秸秆的软化。

柔软剂是一类能改变纤维的静、动摩擦系数的化学物质。当改变静摩擦系数时，易于在纤维或织物上移动；当改变动摩擦系数时，纤维与纤维之间的微细结构易于相互移动，也就是纤维或者织物易于变形分离。目前市场上有大量用于纺织纤维柔软剂，主要作为织物的常规后整理助剂，应用至今已有半个多世纪，而且发展非常迅速。它从最早的表面活性剂类柔软剂发展为高分子聚合物类柔软剂，又从高分子聚乙烯蜡发展为有机硅聚合物，再从聚二甲基硅氧烷乳液发展为端羟基聚硅氧烷乳液、亲水性有机硅柔软剂、氨基聚硅氧烷乳液、氨基聚硅氧烷微乳、低黄变氨基改性有机硅柔软剂、亲水性氨基有机硅柔软剂和超平滑氨基改性聚硅氧烷等。其中几个代表型的柔软剂为：D1821、酯基季铵盐、Gemini阳离子柔软剂、单季铵盐阳离子表面活性剂等商业产品。

目前的柔软剂主要为纺织纤维柔软剂，用于秸秆生物质制浆软化助剂的商业产品基本没有。纺织纤维处理加工工艺与物理制浆具有明显区别，在秸秆物理制浆过程中助剂处理时间短，而已有的柔顺剂和软化剂需要通过长时间浸泡才能实现软化处理和加工。因此将纺织纤维柔软剂直接用于秸秆生物质制浆的整理效果很不理想，成本也高。

秸秆物理制浆的需要在机械搓丝制浆的过程中，利用软化柔顺剂分子渗入纤维内部，使纤维发生一定程度搓丝成浆。在搓丝成浆的过程中，大量的羟基游离出来，增加纤维素分子内氢键的浓度。同时，离解植物组织中的大部分木质素和部分半纤维素，使其中的纤维彼此分离从而形成纸浆的过程。在软化柔顺助剂的帮助下，纤维素链的可动性增加，有利于纤维素向有序结构变化。同时，部分纤维素进行再排列，在这种情况下，化学机械浆更有利于与全化学浆混合成型，并生产产品。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的上述不足，提供一种适合秸秆物理制浆的专用助剂。

本发明的另一目的是提供该助剂的简便使用方法，以避免浸泡过程和污水产生。

一种用于秸秆物理制浆的助剂，包括：二甲基硅油、纤维软化离解剂、十二烷基硫酸钠、甲酰胺、低温消泡剂和水。

所述的用于秸秆物理制浆的助剂优选由下列重量百分比的组分混合组成：

二甲基硅油 0.5~5%，

纤维软化离解剂 0.5~60%，

十二烷基硫酸钠 0.3~9%，

甲酰胺 0.5~10%,

低温消泡剂 0.5~6%,

水（溶剂）余量。

所述的用于秸秆物理制浆的助剂进一步优选由下列重量百分比的组分混合组成：

二甲基硅油 0.5~5%，

纤维软化离解剂 5~12%，

十二烷基硫酸钠 0.3~9%，

甲酰胺 0.5~10%,

低温消泡剂 0.5~6%,

水（溶剂）余量。

所述的用于秸秆物理制浆的助剂最优选由下列重量百分比的组分混合组成：

所述纤维软化离解剂为常规用于纺织和造纸行业的纤维软化剂，包括柔软剂EMJ、D1821、酯基季铵盐、特种纸柔软剂、柔软剂ES、Gemini阳离子柔软剂或单季铵盐阳离子表面活性剂，其中优选东莞市澳达化工有限公司生产的特种纸柔软剂AD1009Z6012和浙江传化股份有限公司生产的柔软剂ES。

所述的低温消泡剂优选低温消泡剂TF-508C。

本发明所述的助剂在秸秆物理制浆中的应用。

本发明所述的用于秸秆物理制浆的助剂的使用方法，将所述的秸秆物理制浆的助剂兑水稀释4~20倍后，在磨浆过程中均匀喷淋添加，喷淋频率为2~20L/H，优选8~20L/H。

所述的喷淋可通过电泵控制喷淋装置实现，通常电泵控制喷淋装置由水泵、喷管和药剂泵流量计组成。

有益效果：

本发明助剂是利用现有化学分子的软化、极性及其离析原理复配而成的软化离解剂，它可以在一定温度下，将草类木质纤维分离并使之带有部分极性和表面活性特征，通过分丝过程中的高压喷淋实现不加水浸泡就可以快速磨浆，从而大大减少制浆用水量，基本实现零排放；同时，实现半化学机械浆的快速柔顺和软化。通过添加本发明助剂制备的秸秆纸浆，能达到成浆的物理指标，尤其是作为纸浆模塑原料的要求。

本发明助剂的使用方法，既节省助剂又利于均匀使用，有效减少制浆过程的用水量和助剂使用量的方法，为秸秆物理制浆提供良好的软化整理剂及其经济实用的使用方法。

本发明实现了秸秆物理制浆的环保要求，采用“喷淋浸润法”代替传统的“蒸煮法”，因而不易产生新的污染。通过本发明的实施开创用秸秆生产物理纸浆，浸泡秸秆的助剂液体可以长期回用，洗涤水自然干燥或烘干，整个制浆过程既无污排放，有利于实现纸浆生产的零排放保障。

具体实施方式

实施例1：

一种秸秆物理制浆的助剂，由下列重量百分比的组分混合组成：

上述组分混匀后的得秸秆物理制浆的助剂（及母液），稀释10倍后，作为处理干的水稻秸秆制备半化学机械浆的软化助剂，每吨秸秆喷淋稀释后的助剂60kg，喷淋频率为60Kg/小时。所获得水稻秸秆浆的叩解度为25.05°S,按照市场价格，每生产1吨秸秆机械浆产品，需要助剂成本80~90元。

作为对比试验，采用自来水作为对照，每吨秸秆喷淋水60kg，喷淋频率为60Kg/小时。所获得水稻秸秆浆的叩解度为14.01°S,产品生产过程中35%以上的水稻秸秆浆漂浮在水面而不能与化学浆混合。

实施例2：

上述组分混匀后的得秸秆物理制浆的助剂（及母液），稀释4倍后，作为处理新鲜小麦秸秆制备半化学机械浆的软化助剂，每吨秸秆喷淋稀释后的助剂30Kg，喷淋频率为30Kg/小时。所获得小麦秸秆浆的叩解度为27.03°S,按照市场价格，每生产1吨秸秆机械浆产品，需要助剂成本95~110元。

作为对比试验，采用特种纸柔软剂AD1009Z6012作为对照，每吨秸秆喷淋水30kg，喷淋频率为30Kg/小时。每生产1吨秸秆机械浆产品，需要助剂成本200~220元；所获得小麦秸秆浆的叩解度为18.01°S,产品生产过程中30%以上的小麦秸秆浆漂浮在水面二不能与化学浆混合。

实施例3：

上述组分混匀后的得秸秆物理制浆的助剂（及母液），助剂混匀后的母液（即以上配方助剂），稀释20倍后，作为处理新鲜芦苇秸秆制备半化学机械浆的软化助剂，每吨秸秆喷淋稀释后的助剂50Kg，喷淋频率为50Kg/小时。

所获得芦苇秸秆浆的叩解度为21.6°S,按照市场价格，每生产1吨秸秆机械浆产品，需要助剂成本90元。

实施例4：

上述组分混匀后的得秸秆物理制浆的助剂（及母液），稀释4倍后，作为处理含水率60%的水稻秸秆制备半化学机械浆的软化助剂，采用高压泵喷淋，每吨秸秆喷淋稀释后的助剂60kg，喷淋频率为60Kg/小时。

所获得水稻秸秆浆的叩解度为25.19°S,按照市场价格，每生产1吨秸秆机械浆产品，需要助剂成本110元。

实施例5：

上述组分混匀后的得秸秆物理制浆的助剂（及母液），稀释8倍后，作为处理含水率50%的新鲜小麦秸秆制备半化学机械浆的软化助剂，每吨秸秆喷淋稀释后的助剂50kg，喷淋频率为50Kg/小时。

所获得小麦秸秆浆的叩解度为22.38°S,按照市场价格，每生产1吨秸秆机械浆产品，需要助剂成本100元。

实施例6：

上述组分混匀后的得秸秆物理制浆的助剂（及母液），稀释6倍后，作为处理含水率20%的小麦秸秆制备半化学机械浆的软化助剂，每吨秸秆喷淋稀释后的助剂80kg，喷淋频率为80Kg/小时。

所获得小麦秸秆浆的叩解度为25.6°S,按照市场价格，每生产1吨秸秆机械浆产品，需要助剂成本90元。

实施例7：

上述组分混匀后的得秸秆物理制浆的助剂（及母液），稀释6倍后，作为处理分丝后含水率17%的大米草秸秆制备半化学机械浆的软化助剂，每吨秸秆喷淋稀释后的助剂50kg，盛入药剂罐中，连通喷淋装置，用电泵控制喷淋频率，经喷管，药剂泵流量计控制喷淋频率为50Kg/小时。

所获得大米草秸秆浆的叩解度为24.8°S,按照市场价格，每生产1吨秸秆机械浆产品，需要助剂成本85元。

实施例8

实施例1中其他组分的含量不变，仅改变柔软剂EMJ和水的百分含量，柔软剂EMJ在配方中的重量百分比分别为0.3%，0.5%，3%，5%，12%，20%，40%，60%，85%溶剂水的百分含量做适应性的调整。

上述组分混匀后的得秸秆物理制浆的助剂（及母液），稀释10倍后，作为处理干的水稻秸秆制备半化学机械浆的软化助剂，每吨秸秆喷淋稀释后的助剂60kg，喷淋频率为60Kg/小时。所获得水稻秸秆浆的叩解度以及按照市场价格，每生产1吨秸秆机械浆产品，需要助剂成本见表1。

表1

柔软剂含量	0.3%	0.5%	3%	5%	12%	20%	40%	60%	85%
										叩解度	19.08	25.05	24.95	24.8	25.9	27.3	28.7	30.5	21.9
成本	75.5	82	86	85	90	92	101	120	146

Claims

1.一种用于秸秆物理制浆的助剂，其特征在于所述的助剂是将二甲基硅油、纤维软化离解剂、十二烷基硫酸钠、甲酰胺、低温消泡剂和水。

2.根据权利要求1所述的用于秸秆物理制浆的助剂，其特征在于：所述的助剂由下列重量百分比的组分混合组成：

二甲基硅油 0.5~5%，

纤维软化离解剂 0.5~60%，

十二烷基硫酸钠 0.3~9%，

甲酰胺 0.5~10%,

低温消泡剂 0.5~6%,

水余量。

3.根据权利要求2所述的用于秸秆物理制浆的助剂，其特征在于：所述的助剂由下列重量百分比的组分混合组成：

二甲基硅油 0.5~5%，

纤维软化离解剂 5~12%，

十二烷基硫酸钠 0.3~9%，

甲酰胺 0.5~10%,

低温消泡剂 0.5~6%,

水余量。

4.根据权利要求2所述的用于秸秆物理制浆的助剂，其特征在于：所述的助剂由下列重量百分比的组分混合组成：

二甲基硅油 2~4%，

纤维软化离解剂 8~10%，

十二烷基硫酸钠 5~6%，

甲酰胺 4~10%，

低温消泡剂 0.5~2%，

水余量。

5.根据权利要求1~4中任一项所述的用于秸秆物理制浆的助剂，其特征在于：所述的纤维软化离解剂为常规用于纺织和造纸行业的商品纤维软化剂。

6.根据权利要求5中任一项所述的用于秸秆物理制浆的助剂，其特征在于：所述纤维软化离解剂选自柔软剂EMJ、特种纸柔软剂、柔软剂ES、D1821、酯基季铵盐、Gemini阳离子柔软剂、单季铵盐阳离子表面活性剂，优选亨斯迈纺织软化（中国）有限公司生产的柔软剂EMJ、东莞市澳达化工有限公司生产的特种纸柔软剂AD1009Z6012或浙江传化股份有限公司生产的柔软剂ES。

7.根据权利要求1~4中任一项所述的用于秸秆物理制浆的助剂，其特征在于：所述的低温消泡剂为低温消泡剂TF-508C。

8.权利要求1所述的助剂在秸秆物理制浆中的应用。

9.权利要求1所述的用于秸秆物理制浆的助剂的使用方法，其特征在于将权利要求1所述的秸秆物理制浆的助剂兑水稀释4~20倍后，在磨浆过程中均匀喷淋添加，喷淋频率为2~20L/H，优选8~20L/H。

10.根据权利要求6所述的用于秸秆物理制浆的助剂的使用方法，其特征在于将权利要求1所述的秸秆物理制浆的助剂兑水稀释4~20倍后，利用电泵控制喷淋装置在磨浆过程中均匀添加，喷淋频率为2~20L/H，优选8~20L/H。