CN103756402B - 一种基于生物质基脱墨剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于生物质基脱墨剂的制备方法，包括以下步骤：将月桂酸钠溶解于氢氧化钠溶液中制得均匀的混合溶液，然后向制得的混合溶液中加入ZnO颗粒，ZnO的加入量为月桂酸质量的1/2～1/3，最后再将生物质原料加入，加热至温度85～95℃反应10～18h，制备得到生物质基脱墨剂。本发明以天然可再生的生物资源为原料，开发具有高效、节能、低污染的环保功能材料及助剂，实现重点工业助剂的化学品替代，且可生物降解，绿色环保。其作为高效脱墨剂，从而达到节能减排的目的。

Description

一种基于生物质基脱墨剂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种脱墨剂的制备方法，具体是涉及一种基于生物质基脱墨剂的制备方法。
背景技术
我国造纸工业在“资源与环境”方面存在着突出的问题，是节能减排的重点行业。2009年造纸工业废水排放量为39.26亿吨，排放废水中化学需氧量（COD）为109.7万吨，占全国工业COD总排放量的28.94％。因此，在制浆造纸工业已成为国民经济的基础原材料工业并呈现高速发展的大背景下，迫切需要研究开发适合我国造纸工业特点的集成化节水节能清洁生产技术体系。
在造纸行业中，为了减少对森林资源的开采，大幅降低排放负荷，加强废纸回用是造纸行业减排降耗的最重要措施之一，是循环经济的具体典范。相比于化学制浆和化学机械浆，废纸制浆造纸优点很明显，一是大幅度降低制浆造纸行业的排放负荷，减少因化学浆或化学机械浆所产生的废水和COD排放对环境的污染；二是节约资源，据估算，每利用1吨废纸，可节省3–4m3木材；三是节省投资，相比于化学及化学机械浆的投资节省30%左右。但是，在废纸制浆造纸过程中，由于废纸夹带的印刷油墨、回收渠道、分类及循环使用次数等差异均会对废纸浆质量产生明显影响，现有传统的制浆功能助剂难以满足多种废纸的不同废纸制浆脱墨工艺过程的需要，同时导致制浆脱墨过程用水量较大，废纸制浆得率低，电、汽等能源消耗大，产品品质低。因此，需要开发高效脱墨剂，提高废纸的油墨去除率，同时提高废纸浆品质、节约能源，并实现清洁生产。
中国专利文献CN101177558（专利号：200710113465.8）公开了一种旧报纸(ONP)专用脱墨剂，包括聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯多元醇酯、脂肪酸盐、十二烷基硫酸盐、木质素磺酸钠和无机物;该脱墨剂具有良好的生物降解性，这大大降低了对环境的污染。因为其在处理期间能保持适宜的泡沫数量，该脱墨剂提供了优良的可操作性能。使用该脱墨剂，能获得具有高白度和低残余油墨量的高质量的再生纸浆。由于该脱墨剂是液体，使用、贮存方便，脱墨费用低，减少了处理成本。但该脱墨剂无法满足多种废纸的不同废纸制浆脱墨工艺过程的需要，制浆脱墨过程用水量较大，废纸制浆得率低，生产出的产品品质低。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种基于生物质基脱墨剂的制备方法，该方法以天然可再生生物资源为原料，具有高效、节能、绿色环保、低污染的优点。
本发明的技术方案如下：
一种基于生物质基脱墨剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）将固体氢氧化钠置于蒸馏水中，在25～40℃下，搅拌使其完全溶解，制得质量百分浓度为20～30wt%的氢氧化钠溶液；
（2）将月桂酸钠溶解于氢氧化钠溶液中制得均匀的混合溶液，所述的月桂酸钠的加入量与氢氧化钠溶液的质量比为（1～20）:100；
（3）不断搅拌下，向步骤（2）制得的混合溶液中加入ZnO颗粒，ZnO的加入量为月桂酸钠质量的1/2～1/3；
（4）将生物质原料加入步骤（3）制得的体系中，所述的生物质原料为菜籽油、椰子油、棕榈油、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸中的一种或两种以上组合，以1～2℃/分的升温速率加热至85～95℃，反应10～18h，制得生物质基脱墨剂。
根据本发明优选的，上述步骤（1）氢氧化钠溶液的质量百分浓度为20～25wt%，进一步优选20wt%。
根据本发明优选的，上述步骤（2）中，所述的月桂酸钠的加入量与氢氧化钠溶液的质量比为（8～10）:100。
根据本发明优选的，上述步骤（3）中，所述氧化锌的加入量为月桂酸质量1/2。
根据本发明优选的，上述步骤（3）中，ZnO颗粒是在25～40℃下加入步骤（2）制得的混合溶液中的。
根据本发明优选的，上述步骤（4）中，所述的生物质原料为癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸中的一种或两种以上组合。
根据本发明优选的，上述步骤（4）中，生物质原料的投加量为月桂酸钠质量的50～60倍，进一步优选，生物质原料的投加量为月桂酸钠质量的50～55倍，更为优选，生物质原料的投加量为月桂酸钠质量的50倍。
本发明的优点：
1、本发明以天然可再生的生物资源(菜籽油、椰子油、棕榈油、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸中的一种或多种)为原料，制备出的阴离子型脱墨剂分子结构中存在阴离子表面活性剂的结构，可生物降解，绿色环保。作为高效脱墨剂，可达到节能减排的目的。
2、本发明的制备该方法高效、节能、低污染，无分离和后处理，最终产品不需要分离提纯，可直接应用，为能源的节约，和清洁生产提供了条件。此外，得到的脱墨剂白度增值4.8，油墨去除率可达46%，而现有的车间用脱墨剂白度增值仅为3.5，油墨去除率仅为35%，实现重点工业助剂的化学品替代。
附图说明
图1为以不同生物质为原料制备的脱墨剂和现有的车间用脱墨剂应用时的白度增值。
图2为以不同生物质为原料制备的脱墨剂和现有的车间用脱墨剂应用时的油墨去除率。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明做进一步说明，但本发明所保护范围不限于此。
实施例中月桂酸钠购自上海科丰化学试剂有限公司；棕榈酸、月桂酸、肉豆蔻酸购自广州升月进出口贸易有限公司；癸酸购自福建中闽化工有限公司；菜籽油和棕榈油均购自呼伦贝尔蒙佳粮油工业有限公司；氧化锌购自山东邹平博奥锌业有限公司。
实施例1
一种基于生物质基脱墨剂的制备方法，包括以下步骤：
称取氢氧化钠固体搅拌下缓慢溶解于水中制成质量百分浓度为20wt%的氢氧化钠水溶液，向氢氧化钠水溶液中加入5g月桂酸钠颗粒，月桂酸钠的加入量与氢氧化钠溶液的质量比为5:100；搅拌得到均匀的混合溶液，再向混合溶液中加入2.5g的氧化锌颗粒，不断搅拌，混合均匀后向体系中加入50倍月桂酸钠质量的食用菜籽油，以1℃/分的升温速率升温至85℃，同时开启冷凝水冷却回流反应系统中的溶液，保持该温度，反应10小时后，趁热排除产物到广口的盛装器皿中，冷却后，采用高速粉碎机粉碎后，得到阴离子型生物质基脱墨剂，经白度计检测本实施例制得的脱墨剂白度增值4.3，油墨去除率可达39%。
实施例2
如实施例1所述的基于生物质基脱墨剂的制备方法，不同之处在于，
混合均匀后向体系中加入55倍月桂酸钠质量的棕榈油，以1℃/分的升温速率升温至90℃，得到阴离子型生物质基脱墨剂，经白度计检测本实施例制得的脱墨剂白度增值4.8，油墨去除率可达46%。
实施例3
如实施例1所述的基于生物质基脱墨剂的制备方法，不同之处在于，
混合均匀后向体系中加入52倍月桂酸钠质量的癸酸，以1℃/分的升温速率升温至95℃，得到阴离子型生物质基脱墨剂，经白度计检测本实施例制得的脱墨剂白度增值3.6，油墨去除率可达45%。
实施例4
如实施例1所述的基于生物质基脱墨剂的制备方法，不同之处在于，
混合均匀后向体系中加入58倍月桂酸钠质量的月桂酸，以2℃/分的升温速率升温至88℃，得到阴离子型生物质基脱墨剂，经白度计检测本实施例制得的脱墨剂白度增值4.5，油墨去除率可达45%。
实施例5
如实施例1所述的基于生物质基脱墨剂的制备方法，不同之处在于，
混合均匀后向体系中加入60倍月桂酸钠质量的肉豆蔻酸，以2℃/分的升温速率升温至92℃，得到阴离子型生物质基脱墨剂，经白度计检测本实施例制得的脱墨剂白度增值4.1，油墨去除率可达43%。
实施例6
如实施例1所述的基于生物质基脱墨剂的制备方法，不同之处在于，
混合均匀后向体系中加入54倍月桂酸钠质量的棕榈酸，以1.5℃/分的升温速率升温至90℃，得到阴离子型生物质基脱墨剂，经白度计检测本实施例制得的脱墨剂白度增值4.4，油墨去除率可达44%。
图1给出以不同生物质为原料制备的脱墨剂和现有的车间用脱墨剂应用时的白度增值；相同用量下白度增值均优于车间用脱墨剂。
图2给出以不同生物质为原料制备的脱墨剂和现有的车间用脱墨剂应用时的油墨去除率；相同用量下油墨去除率均高于车间用脱墨剂。

Claims (8)

1.一种基于生物质基脱墨剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）将固体氢氧化钠置于蒸馏水中，在25～40℃下，搅拌使其完全溶解，制得质量百分浓度为20～30wt%的氢氧化钠溶液；
（2）将月桂酸钠溶解于氢氧化钠溶液中制得均匀的混合溶液，所述的月桂酸钠的加入量与氢氧化钠溶液的质量比为（1～20）:100；
（3）不断搅拌下，向步骤（2）制得的混合溶液中加入ZnO颗粒，ZnO的加入量为月桂酸钠质量的1/2～1/3；ZnO颗粒是在25～40℃下加入步骤（2）制得的混合溶液中的；
（4）将生物质原料加入步骤（3）制得的体系中，生物质原料的投加量为月桂酸钠质量的50～60倍，所述的生物质原料为菜籽油、椰子油、棕榈油、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸中的一种或两种以上组合，以1～2℃/分的升温速率加热至85～95℃，反应10～18h，制得生物质基脱墨剂。
2.根据权利要求1所述的基于生物质基脱墨剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）氢氧化钠溶液的质量百分浓度为20～25wt%。
3.根据权利要求2所述的基于生物质基脱墨剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）氢氧化钠溶液的质量百分浓度为20wt%。
4.根据权利要求1所述的基于生物质基脱墨剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述的月桂酸钠的加入量与氢氧化钠溶液的质量比为（8～10）:100。
5.根据权利要求1所述的基于生物质基脱墨剂的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述氧化锌的加入量为月桂酸钠质量的1/2。
6.根据权利要求1所述的基于生物质基脱墨剂的制备方法，其特征在于，所述的生物质原料为癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸中的一种或两种以上组合。
7.根据权利要求1所述的基于生物质基脱墨剂的制备方法，其特征在于，生物质原料的投加量为月桂酸钠质量的50～55倍。
8.根据权利要求1所述的基于生物质基脱墨剂的制备方法，其特征在于，生物质原料的投加量为月桂酸钠质量的50倍。
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