CN103061182B - 秸秆纺丝浆粕的酶化清洁生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种秸秆纺丝浆粕的酶化清洁生产方法，步骤如下：将秸秆粉碎成不长于1.5cm的小段，清洗后放入反应釜中，加入纸浆酶和清洁水，调节PH至8.0～8.9，常压下进行搅拌，搅拌速度60～80转/分，反应温度50～55℃，反应45～60分钟，再加入无污染的碱性过氧化氢稀溶液进行溶解，常压下进行搅拌，搅拌速度80～150转/分，反应温度50～75℃，反应时间150～210分钟，在纸浆酶和无污染碱性过氧化氢的协同作用下制成粗纺丝浆粕；再采用无污染工艺进行提纯、漂白、冲洗、烘干，即可制成秸秆纺丝浆粕成品。本发明制备的秸秆纺丝浆粕可广泛用于制造短丝、长丝、功能纤维及可降解薄膜等领域；本发明方法不污染环境，工艺稳定，操作方便，成本低，经济效益好，是根治农民焚烧秸杆造成环境污染问题的有效途径，推广应用前景十分广阔。
Description
一、技术领域：
本发明涉及一种纺丝浆粕的生产工艺，特别是涉及一种在纸浆酶和无污染碱性过氧化氢的协同作用下制作秸秆纺丝浆粕的新方法。
二、背景技术：
我国年产农作物秸杆达7亿吨，可收集部分可达4.5亿吨。目前，这一巨大资源只有极少部分被有效利用，其绝大部分弃之于地粉碎还田或就地焚烧，浪费极大，并且造成环境污染。如果把秸杆进行有效利用，深加工成高附加值的工业原料，变废为宝，不仅能产生重大的经济效益和社会效益，而且也能解决农民焚烧秸杆造成的环境污染难题，市场前景十分广阔。
对于农作物秸秆的有效利用试验，国外用秸杆制作纺丝浆粕尚无报导，近年来国内有人开始了这方面的研究。但国内生产的秸杆浆粕多用于造纸技术，经济价值较低，生产方法多采用碱或酸进行水解，其产生的大量废水难以处理，污染严重；也有人研究用纯酶水解的方法提取浆粕，但技术上很不成熟，而且提取成本昂贵，难以推广应用。
三、发明内容：
本发明所要解决的技术问题是：提供一种在纸浆酶和无污染碱性过氧化氢的协同作用下秸秆纺丝浆粕的酶化清洁生产方法，从农作物秸秆中提取纺丝浆粕，大大提高秸秆的利用价值，提高其经济效益，变废为宝。
本发明为解决技术问题所采取的技术方案是：
一种秸秆纺丝浆粕的酶化清洁生产方法，其具体操作步骤如下：
(1)、将秸秆用物理方法粉碎成不长于1.5cm的小段，清洗后作原料；
⑵、将原料放入反应釜中，加入一定量的纸浆酶和清洁水，调节PH至8.0～8.9，常压下进行搅拌，搅拌速度60～80转/分，反应温度50～55℃，反应45～60分钟，脱去水分；
⑶、再加入一定量的无污染碱性过氧化氢稀溶液进行溶解，常压下进行搅拌，搅拌速度80～150转/分，反应温度50～75℃，反应时间150～210分钟，在纸浆酶和无污染碱性过氧化氢的协同作用下制成粗纺丝浆粕；
⑷、采用无污染工艺进行提纯、漂白、冲洗、烘干，即可制成秸秆纺丝浆粕成品。
在步骤⑵中，所述纸浆酶的酶活率≥3000u/ml，纸浆酶的用量为秸秆重量的2～3‰，清洁水用量为秸秆重量的10～12倍。
在步骤⑶中，所述稀溶液中无污染碱性过氧化氢的含量为2.0～3.0%，碱性过氧化氢稀溶液的用量为秸秆重量的12～18倍。
在步骤⑷中，所述的提纯工艺为物理分离提纯工艺，即：将溶解后的粗纺丝浆粕过筛去除未溶解的秸秆节、杂质和灰分，进行提纯。
在步骤⑷中，所述的漂白工艺条件为：将提纯后的粗纺丝浆粕放入无污染的碱性过氧化氢稀溶液中，稀溶液中无污染碱性过氧化氢的含量为1.5～2.0%，稀溶液的用量为粗纺丝浆粕重量的10～12倍，常压下进行搅拌，搅拌速度为80～150转/分，反应温度为65～80℃，反应时间为90～120分钟。
在步骤⑷中，所述的烘干工艺条件为：将漂白后用清洁水冲洗过的粗纺丝浆粕放入烘干设备中，烘干温度110℃，烘干时间120分钟，即可制成秸秆纺丝浆粕成品。
本发明的积极有益效果如下：
1、本发明从农作物秸秆中提取纺丝浆粕，在技术上取得了新的突破。制作工艺采用纸浆酶和无污染碱性过氧化氢协同作用的清洁生产方法，先用纸浆酶对粉碎的秸杆进行处理，再用无污染碱性过氧化氢进行溶解，最后采用无污染的提纯、漂白、烘干等工艺方法制成纺丝浆粕成品，秸秆纺丝浆粕得率在35%以上，分离出的溶解液可回收再利用，不污染环境，无废水，操作简便，容易实现产业化。经权威机构检测：用以上发明制作的秸秆纺丝浆粕甲基纤维素含量：85—95%；纺成的纤维素长丝强度好，其干强达到1.8-2.5cN/dtex,湿强达到0.8-1.5cN/dtex。秸秆纺丝浆粕作为一种新型纺织材料，变废料为宝物，生产成本低，经济效益、社会效益和环境效益好，推广应用前景十分广阔。
2、本发明所述的秸秆包括玉米秸秆、麦秸秆、稻草、甘蔗渣、高粱杆、芦苇等农作物秸杆。本发明开发生产出来的产品为秸杆纺丝浆粕，用途十分广泛。它是重要的纺织原料，可代替棉花和化纤；它也是重要的化工原料，可生产降解薄膜，代替原油；它还可用于生产炸药和科研器材等。
3、本发明是清洁生产技术方法，不污染环境，工艺稳定，操作方便，成本低，很容易进行成果转化和推广应用。它不仅能解决农作物秸杆生物量的有效利用问题，大大提高其经济附加值，而且也是根治农民焚烧秸杆造成环境污染问题的有效途径，体现了农作物秸杆综合利用技术的发展趋势。
四、具体实施方式：
下面结合具体操作实例对本发明作进一步的解释和说明：这些操作实例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围；在阅读了本发明所叙述的内容之后，本领域的技术人员可以对本发明作各种形式上的改动和修改，这些等价形式同样落于本发明权利要求书所限定的保护范围之内。
实施例1：
一种秸秆纺丝浆粕的酶化清洁生产方法，其具体操作步骤如下：
第一步：用秸秆粉碎机或人工将秸秆粉碎成不长于1.5cm的短节或丝状，用清水清洗后备用；
第二步：取粉碎后的秸秆100g、清洁水1000g、纸浆酶0.3g，放入不锈钢反应釜中，用NaOH调至PH8.5，常压下进行搅拌，搅拌速度60转/分，快速加热使温度升至50℃，反应时间45分钟，脱去水分；
第三步：按照要求加入浓度为2.0%的无污染碱性过氧化氢稀溶液1200 g，常压下进行搅拌，搅拌速度80转/分，快速加热使温度升至60℃，反应时间60分钟；再快速加热使温度升至70℃，反应时间90分钟；最后温度升至75℃，反应时间60分钟，即可制成粗纺丝浆粕；
第四步：分离提纯：利用清洁水作稀释介质，把分解后的粗纺丝浆粕过20目筛除去未分解的秸秆节和杂质，过160目筛除去灰分，并进行脱水；
第五步：利用无污染碱性过氧化氢进行漂白：将脱水后的粗纺丝浆粕放入反应釜内加入浓度为2.0%的无污染碱性过氧化氢稀溶液500g，常压，搅拌速度150转/分，快速加热温升至70℃，反应时间60分钟；再快速温升至80℃，反应时间30分钟，反应完毕后用清洁水冲洗；
第六步：烘干：将漂白后的纺丝浆粕放入烘干箱中，烘干温度110℃，烘干时间180分钟，即可制成秸秆纺丝浆粕成品。
实施例2：
一种秸秆纺丝浆粕的酶化清洁生产方法，其具体操作步骤如下：
第一步：用秸秆粉碎机或人工将秸秆粉碎成不长于1.5cm的短节或丝状，用清水清洗后备用；
第二步：取粉碎后的秸秆300g、清洁水3000g、纸浆酶0.6g，放入不锈钢反应釜中，用NaOH调至PH8.9，常压，搅拌速度80转/分，快速加热温升至60℃，反应时间60分钟，脱去水分；
第三步：按照要求加入浓度为3.0%的无污染碱性过氧化氢稀溶液5400 g，常压，搅拌速度150转/分，反应温度60℃，反应时间60分钟；再快速加热使温度升至70℃，反应时间60分钟；最后温升至75℃，反应时间60分钟，即可制成粗纺丝浆粕；
第四步：分离提纯：利用清洁水作稀释介质，把分解后的粗纺丝浆粕过20目筛除去未分解的秸秆节和杂质，过160目筛除去灰分，并进行脱水；
第五步：利用无污染碱性过氧化氢进行漂白：将脱水后的粗纺丝浆粕放入反应釜内，加入浓度为1.5%的无污染碱性过氧化氢稀溶液1500g，常压，搅拌速度150转/分，快速加热温升至70℃，反应时间60分钟；再快速温升至80℃，反应时间30分钟，反应完毕并用清洁水冲洗；
第六步：烘干：将漂白后的纺丝浆粕放入烘干箱中，烘干温度110℃，烘干时间180分钟，即可制成秸秆纺丝浆粕成品。
实施例3：
一种秸秆纺丝浆粕的酶化清洁生产方法，其具体操作步骤如下：
第一步：用秸秆粉碎机或人工将秸秆粉碎成不长于1.5cm的短节或丝状，用清水清洗后备用；
第二步：取粉碎后的秸秆300g、清洁水3600g、纸浆酶0.8g，放入不锈钢反应釜中，用NaOH调至PH8.0，常压，搅拌速度80转/分，快速加热温升至55℃，反应时间50分钟，脱去水分；
第三步：按照要求加入浓度为2.5%的无污染碱性过氧化氢稀溶液4500 g，常压，搅拌速度120转/分，快速加热使温度升至63℃，反应时间60分钟；快速加热使温度升至70℃，反应时间80分钟；再温升至75℃，反应时间60分钟，即可制成粗纺丝浆粕；
第四步：分离提纯：利用清洁水作稀释介质，把分解后的粗纺丝浆粕过20目筛除去未分解的秸秆节和杂质，过160目筛除去灰分，并进行脱水；
第五步：利用无污染碱性过氧化氢进行漂白：将脱水后的粗纺丝浆粕放入反应釜内加入1.5%无污染碱性过氧化氢稀溶液1500g，常压，搅拌速度150转/分，快速加热温升至70℃，反应时间60分钟；再快速温升至80℃，反应时间30分钟，反应完毕并用清洁水冲洗；
第六步：烘干：将漂白后的纺丝浆粕放入烘干箱中，烘干温度110℃，烘干时间180分钟，即可制成秸秆纺丝浆粕成品。
Claims (4)
1.一种秸秆纺丝浆粕的酶化清洁生产方法，其具体操作步骤如下：
⑴、将秸秆用物理方法粉碎成不长于1.5cm的小段，清洗后作原料；
⑵、将原料放入反应釜中，加入一定量的纸浆酶和清洁水，调节PH至8.0～8.9，常压下进行搅拌，搅拌速度60～80转/分，反应温度50～55℃，反应45～60分钟；
⑶、再加入一定量的无污染碱性过氧化氢稀溶液进行溶解，常压下进行搅拌，搅拌速度80～150转/分，反应温度50～75℃，反应时间150～210分钟，在纸浆酶和无污染碱性过氧化氢的协同作用下制成粗纺丝浆粕；
⑷、采用无污染工艺进行提纯、漂白、冲洗、烘干，即可制成秸秆纺丝浆粕成品；
在步骤⑵中，所述纸浆酶的酶活率≥3000u/ml，纸浆酶的用量为秸秆重量的2～3‰，清洁水用量为秸秆重量的10～12倍；
在步骤⑶中，所述稀溶液中无污染碱性过氧化氢的含量为2.0～3.0%，碱性过氧化氢稀溶液的用量为秸秆重量的12～18倍。
2.根据权利要求1所述的秸秆纺丝浆粕的酶化清洁生产方法，其特征在于：在步骤⑷中，所述的提纯工艺为物理分离提纯工艺，即：将溶解后的粗纺丝浆粕过筛去除未溶解的秸秆节、杂质和灰分，进行提纯。
3.根据权利要求1所述的秸秆纺丝浆粕的酶化清洁生产方法，其特征在于：在步骤⑷中，所述的漂白工艺条件为：将提纯后的粗纺丝浆粕放入无污染的碱性过氧化氢稀溶液中，稀溶液中无污染碱性过氧化氢的含量为1.5～2.0%，稀溶液的用量为粗纺丝浆粕重量的10～12倍，常压下进行搅拌，搅拌速度为80～150转/分，反应温度为65～80℃，反应时间为90～120分钟。
4.根据权利要求1所述的秸秆纺丝浆粕的酶化清洁生产方法，其特征在于：在步骤⑷中，所述的烘干工艺条件为：将漂白后用清洁水冲洗过的粗纺丝浆粕放入烘干设备中，烘干温度110℃，烘干时间120分钟，即可制成秸秆纺丝浆粕成品。
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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