CN104088157A - 生化复合处理技术生产脱脂棉的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生化复合处理技术生产脱脂棉的方法，属于棉纤维的精制生产制造领域，依次包括以下主要流程步骤：微生物配制、生化反应、一次漂白水洗、碱煮(传统专业上通常称为：蒸煮工序)、二次漂白水洗、脱水烘干包装。本发明是一种利用生物工程技术结合化学处理工艺制备脱脂棉的新技术(简称：生化复合处理技术)，用它能制备物耗低、能耗低的脱脂棉，而且在制造过程中产生的废水的污染物浓度较小，治理起来相对容易。新技术可以替代现在这个行业通用的单一化学处理工艺(简称：化工技术)，既能较好地解决脱脂棉制造过程中产生的废水治理成本高的问题，同时还能满足大批量、低成本地制造脱脂棉的要求。

Description

生化复合处理技术生产脱脂棉的方法

技术领域

本发明属于脱脂棉生产制造领域，尤其涉及利用微生物技术和化工技术相结合来生产脱脂棉的工艺技术领域。

背景技术

棉纤维的主要成分是α-纤维素，习惯上将成熟度高、纤维长等质量好的称为棉花；而将成熟度低一点、纤维短一点等质量差些的称为棉短绒，它们统称为棉纤维，前者大量用于纺织工业，后者大量用于化学工业。而后者必须经过一定的技术处理手段，除去其中的各种伴生杂质(这些杂质是纤维素的伴生物，有两大类，一类是多糖类及衍生物，如多缩戊糖、多缩己糖、果胶质和淀粉；另一类为非糖类物质，如木质素、树脂或油脂、蜡质、蛋白质、无机盐以及少量的鞣质、色素等)后才能使用，这时得到的是物理和化学性质发生了很大改变的新物质，我们将之称为脱脂棉(又叫精制棉、棉浆泊等)。脱脂后的棉纤维其α-纤维素含量很高，有很好的吸湿性以及其它很多独特的性质，因此被人们大量应用到许多领域，如日常生活用品中的毛巾类产品；医疗用品中的棉花签、棉花球、绷带、纱布；还有就是化学工业上大量用它来制造纤维素酯、纤维素醚以及醋酸纤维素等等。

目前将棉纤维进行脱脂处理的生产技术属于化学工业的处理范围，称为“化工技术”，它是采用烧碱与棉纤维在一定的工艺条件下作用，除去棉纤维的伴生杂质，得到α-纤维素含量较高、符合要求的纤维素，习惯上将之称为脱脂棉、或精制棉、棉浆泊等。“化工技术”生产脱脂棉的生产工艺流程如下：开棉疏解、蒸煮(碱煮)工序、漂洗、漂白工序、混同、脱水烘干、包装入库等主要工序。主要的工艺参数有：蒸煮(碱煮)温度约150℃、蒸煮压力0.3－0.5MPɑ、蒸煮时间大约4小时以上、蒸煮的烧碱液浓度35克/升(约4％)、另外还有少量的松香等辅助原料。脱脂棉在实际中有不同的用途，因此其各自的制造工艺及工艺参数就有区别，如医用脱脂棉与化工用脱脂棉的制造工艺就有差别，但是其基本的技术原理与工艺流程及工艺参数还是大致一致的，即都是将棉纤维与碱液通过加压加热处理去除其中的杂质，这是传统的“化工技术”，属于化学工业范畴。

棉纤维的脱脂处理技术自发明以来，已有一百多年的历史了，现在的脱脂棉生产设备、设施，较之过去有了很大的进步，但其基本的技术原理和生产特点没有变，都是在以水为介质的系统中，利用化工原料将棉纤维中杂质去除，并且使除去的杂质进入到水中，形成污染物含量很高的废水，然后将将这个废水经过微生物的治理达标后再排放，这样的技术思路造成的后果是，生产成本高、废水处理成本高。如都是用碱来处理，都要有较高温度，要有较高压力，用水量较大，产生大量的生产污水，这类污水的污物含量高、处理成本较大。有资料显示，每生产一吨脱脂棉，要消耗220吨水，产生的废水的COD含量在30000到50000㎎∕L，这些废水的处理成本在3元∕吨以上。在过去，这些污水没有经过处理就排放到自然界中，对环境带来较大的破坏。

发明内容：

本发明的目的在于：提出一种利用微生物的分解作用并结合化工技术，处理棉纤维中的杂质，制备脱脂棉的技术方法，这种方法可以制备出成本较低的脱脂棉，并且其生产过程中产生的污染被大幅度降低。

据相关文献介绍：棉纤维的外形结构有自己的特点，在显微镜下观察它的形状：纤维的中间是空心的，固定于棉籽上的一端处于开口状，另一端则逐渐变得狭窄并直到紧闭。每一根棉纤维均由初生壁、次生壁、纤维腔三部分组成。初生壁是透明的半渗透性的薄膜，它在棉纤维的外表面，棉纤维的绝大多数杂质都包含在其中；而里面一层是次生壁，它的成分绝大部分是纤维素，且其纤维素的含量高达95％以上。初生壁的稳定性很好，它的存在能够使溶液或试剂难以进入纤维素中，从而影响用纤维素制造的各种产品的质量，因此在化学工业上采用碱液与之进行蒸煮处理，再通过漂白液处理除去这些杂质后，就可以得到α-纤维素含量较高的、符合要求的纤维素了，但是这个过程要消耗大量的其它资源，还要产生大量的废水，这种废水的污染物含量较高，废水的数量较大，治理成本较高。

本发明人研究发现，棉纤维的杂质是其在生长过程中的伴生物，这些伴生物基本上是各种有机物。而微生物在生存过程中需要营养物质进行新陈代谢，而棉纤维的各种杂质对一些微生物来说，正好是它的营养物质。因此本发明的基本原理是首先将棉纤维与专门筛选的微生物进行反应，利用微生物的代谢作用，基本分解除去棉纤维中的各种杂质，特别是对稳定性较好的果胶质进行很好的分解，在这个过程中无“三废”产生，经过了这一步的微生物分解后，棉纤维中残余的杂质含量已经很少了，从而得到初步精制的棉纤维。第二步再将初步精制的棉纤维与碱液进行蒸煮、并经过漂白液处理，进一步除去残余的杂质，经过这一步的除杂精制后，得到纯度较高的脱脂棉。

本申请脱脂棉的新技术相对传统技术(即本申请的“生化复合处理技术”与传统“化工技术”)在思路上的区别:新的“生化复合处理技术”思路是：利用棉纤维的外形特点，先将棉纤维与筛选的微生物作用，使大多数杂质被微生物分解除去，在这个过程中无“三废”产生。残余的少量杂质再通过后续的“碱煮工艺”除去，我们之所以称之为“碱煮工艺”，而不称为“蒸煮工艺”，是因为这种后续的“碱煮工艺”也不同于传统的“蒸煮工艺”，。通过前面的介绍我们可以比较出“碱煮工艺”的生产特点是：温度低、压力低、时间短、用碱量少；而在传统的化工技术中其“蒸煮工艺”是温度高、压力高、时间长、用碱量大。因此从生产的全过程来说，相对脱脂棉传统技术，本申请的新技术的生产成本降低、废水浓度和总量减少，因此该新技术是一项环保低碳、低成本的好技术。

本发明目的通过下述技术方案来实现：

一种生化复合处理技术生产脱脂棉的方法，依次包括以下步骤：

1)微生物配制：将秸秆用微生物腐熟剂加水配制成脱脂微生物水剂；

2)生化反应：将棉纤维与配制好的脱脂微生物水剂在干态、湿态或半干态条件下发生作用，其中物料消耗比例范围是：0＜N≦100000，N值＝处理1单位重量棉纤维需要与多少单位重量生物水剂与之反应的数值；

3)依次经一次漂白水洗、碱煮、二次漂白水洗和烘干脱水；

所述一次漂白水洗是指：将生化处理好的脱脂棉的初级产品放入漂白液中，常温搅拌下通过漂白液处理，再经过水洗，工艺条件：0＜有效氯含量＜20％；漂白时间＞10分钟；

所述碱煮是指：将一次漂白洗涤后得到的脱脂棉的初级产品放入碱液中煮，工艺条件：25℃≤碱煮温度≤140℃，0.1小时≤碱煮时间≤8小时，碱煮压力≤0.15MPa，0g∕L＜碱液浓度≤150g∕L；

所述二次漂白水洗是指：通过碱煮的棉纤维，常温搅拌下，再在漂白液中处理，再经过水洗，工艺条件：0＜有效氯含量＜20％；漂白时间＞10分钟。

上述方案中，微生物腐熟剂直接使用市售的秸秆用微生物腐熟剂，现有的秸秆用微生物腐熟剂都是用于将秸秆直接还田，避免传统的直接焚烧方式还田对环境造成的严重污染。而本发明人则发现，将传统秸秆用微生物腐熟剂用于棉纤维处理能取得预料不到的效果。

由该微生物腐熟剂配制成的水剂具备如下特性：一是无毒性；二是活性好，能够在尽量短的时间内完成棉纤维的脱脂处理过程；三是在脱脂处理过程中对纤维素部分产生分解作用较少；四是使用条件较为宽松，就是其在使用时对相关的工艺参数要求不苛刻；五是微生物在分解杂质的过程中无污染。

作为示例，可选用成都合成生物科技有限公司生产的“瑞莱特”牌微生物腐熟剂。

其中，棉纤维与配制好的脱脂微生物水剂在干态、湿态或半干态条件下发生作用，利用微生物的特性，基本分解掉棉纤维中的杂质，得到脱脂棉的初级产品，经过本步骤处理，棉纤维中的各种杂质被大部分分解了，表现为纤维素的吸湿性大幅度提高、α-纤维素的含量大大提高，而灰分、硫酸不溶物等杂质却大幅度减少。

作为选择，所述生化反应步骤中，反应时间为7天以上。

作为选择，所述碱煮温度100℃，碱煮压力常压，碱煮时间3小时以内，碱煮的烧碱浓度14克/升。

作为进一步选择，所述干态条件即棉纤维与微生物在大气中、在一定的条件下进行生化反应，反应条件：-15℃＜温度＜120℃，10％＜相对湿度＜100％，反应时间＞1小时，通风状态。

作为进一步选择，所述湿态条件即棉纤维与微生物在水中进行反应，反应条件：-15℃＜温度＜120℃，10％＜相对湿度＜100％，反应时间＞1小时。

作为进一步选择，所述半干态即棉纤维部分在大气、部分在水中与微生物进行生化反应，反应条件：-15℃＜温度＜120℃，10％＜相对湿度＜100％，反应时间＞1小时，通风状态。

前述漂白液通常可采用次氯酸钠，它的有效成分是有效氯。

前述碱煮的碱液通常可采用烧碱，又名氢氧化钠。也可以选自碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钾、氢氧化钙、硅酸钠等等。

前述有效氯含量其测试标准为GB19106-2003。

前述试验用的棉纤维是工业上的棉短绒，等级是：Ⅱ类一级。

前述烘干脱水：将处理完毕得到的脱脂棉去除水分，工艺条件：0℃＜烘干温度＜110℃。

本发明的有益效果：生产成本降低，废水浓度和总量减少，其处理成本相应降低，因此该技术是一项环保低碳、低成本的创新技术。

具体实施方式

下列非限制性实施例用于说明本发明。

实施例1：

一种脱脂棉的制备方法(样品编号为1#)，依次包括以下步骤：

1、微生物配制：在市场上采购成都合成生物科技有限公司生产的“瑞莱特”牌微生物腐熟剂，这种微生物腐熟剂是专门用来快速分解各种农作物秸秆的，因此只需按照其使用说明将之配制成一定浓度的生物水剂，即可得到对棉短绒具有除去其各种杂质的脱脂微生物水剂，脱脂微生物水剂的浓度为：0.33％。

2、生化反应：将棉纤维与配制好的微生物作用，利用微生物的特性，基本分解掉棉纤维中的杂质，得到脱脂棉的初级产品，生化反应的物料消耗比例N值＝2。反应条件：15℃＜温度＜30℃，60％＜相对湿度＜90％，反应时间为16天，通风状态。经过本步骤处理，棉纤维中的各种杂质被大部分分解了，表现为纤维素的吸湿性大幅度提高、α-纤维素的含量大大提高，而灰分、硫酸不溶物等杂质却大幅度减少。

3、一次漂白水洗：生化处理好的脱脂棉的初级产品放入漂白液中，通过漂白液处理，再经过水洗，可以显著提高棉纤维白度，同时除去一些杂质，工艺条件：有效氯含量＝0.8％，漂白时间＝120分钟；漂白、水洗温度为常温，需要搅拌。

4、碱煮：将一次漂白水洗后得到的脱脂棉的初级产品放入烧碱中煮，碱液刚好淹没棉花，进一步除去在生化反应阶段残余的杂质，得到质量较好的脱脂棉。工艺条件：碱煮温度＝100℃，碱煮时间＝2小时，碱煮压力为常压，碱液浓度＝14g∕L。

5、二次漂白水洗：通过碱煮的棉纤维，其中的绝大部分杂质已经被除去。脱脂棉再在漂白液中处理，经过水洗，既可以提高脱脂棉的白度，又可以进一步除去一些杂质，纯化了产品，工艺条件：有效氯含量＝0.23％；漂白时间＝180分钟；漂白、水洗温度为常温，需要搅拌。

6、烘干脱水：将上述脱脂棉去除水分，工艺条件：烘干温度＜55℃。

7、取样分析：经过上述步骤处理得到的脱脂棉的理化性能分析结果如下：α-纤维素含量98.7％、粘度130MPa.S、硫酸不溶物0.52％、灰分0.25％、吸湿度117.0g。

8、碱煮产生的废水分析其COD为2141毫克/升。

实施例2：

一种脱脂棉的制备方法(样品编号为2#)，依次包括以下步骤：

1、微生物配制：在市场上采购成都合成生物科技有限公司生产的“瑞莱特”牌微生物腐熟剂，按照其使用说明将之配制成一定浓度的生物水剂，脱脂微生物水剂的浓度为：0.33％。

2、生化反应：将棉纤维与配制好的微生物作用，利用微生物的特性，基本分解掉棉纤维中的杂质，得到脱脂棉的初级产品，生化反应的物料消耗比例N值＝2。反应条件：15℃＜温度＜30℃，60％＜相对湿度＜90％，反应时间为19天，通风状态。经过本步骤处理，棉纤维中的各种杂质被大部分分解了，表现为纤维素的吸湿性大幅度提高、α-纤维素的含量大大提高，而灰分、硫酸不溶物等杂质却大幅度减少。

3、一次漂白水洗：生化处理好的脱脂棉的初级产品放入漂白液中，通过漂白液处理，再经过水洗，可以显著提高棉纤维白度，同时除去一些杂质，工艺条件：有效氯含量＝0.8％，漂白时间＝120分钟；漂白、水洗温度为常温，需要搅拌。

4、碱煮：将一次漂白水洗后得到的脱脂棉的初级产品放入烧碱中煮，碱液刚好淹没棉花，进一步除去在生化反应阶段残余的杂质，得到质量较好的脱脂棉。工艺条件：碱煮温度＝100℃，碱煮时间＝2小时，碱煮压力为常压，碱液浓度＝14g∕L。

5、二次漂白水洗：通过碱煮的棉纤维，其中的绝大部分杂质已经被除去。脱脂棉再在漂白液中处理，经过水洗，既可以提高脱脂棉的白度，又可以进一步除去一些杂质，纯化了产品，工艺条件：有效氯含量＝0.23％；漂白时间＝180分钟；漂白、水洗温度为常温，需要搅拌。

6、烘干脱水：将上述脱脂棉去除水分，工艺条件：烘干温度＜55℃。

7、取样分析：经过上述步骤处理得到的脱脂棉的理化性能分析结果如下：α-纤维素含量98.4％、粘度69MPa.S、硫酸不溶物0.37％、灰分0.31％、吸湿度125.0g。

实施例3：

一种脱脂棉的制备方法(样品编号为3#)，依次包括以下步骤：

1、微生物配制：在市场上采购成都合成生物科技有限公司生产的“瑞莱特”牌微生物腐熟剂，按照其使用说明将之配制成一定浓度的生物水剂，脱脂微生物水剂的浓度为：0.33％。

2、生化反应：将棉纤维与配制好的微生物作用，利用微生物的特性，基本分解掉棉纤维中的杂质，得到脱脂棉的初级产品，生化反应的物料消耗比例N值＝2。反应条件：15℃＜温度＜30℃，60％＜相对湿度＜90％，反应时间为22天，通风状态。经过本步骤处理，棉纤维中的各种杂质被大部分分解了，表现为纤维素的吸湿性大幅度提高、α-纤维素的含量大大提高，而灰分、硫酸不溶物等杂质却大幅度减少。

3、一次漂白水洗：生化处理好的脱脂棉的初级产品放入漂白液中，通过漂白液处理，再经过水洗，可以显著提高棉纤维白度，同时除去一些杂质，工艺条件：有效氯含量＝0.8％，漂白时间＝120分钟；漂白、水洗温度为常温，需要搅拌。

4、碱煮：将一次漂白水洗后得到的脱脂棉的初级产品放入烧碱中煮，碱液刚好淹没棉花，进一步除去在生化反应阶段残余的杂质，得到质量较好的脱脂棉。工艺条件：碱煮温度＝100℃，碱煮时间＝2小时，碱煮压力为常压，碱液浓度＝14g∕L。

5、二次漂白水洗：通过碱煮的棉纤维，其中的绝大部分杂质已经被除去。脱脂棉再在漂白液中处理，经过水洗，既可以提高脱脂棉的白度，又可以进一步除去一些杂质，纯化了产品，工艺条件：有效氯含量＝0.23％；漂白时间＝180分钟；漂白、水洗温度为常温，需要搅拌。

6、烘干脱水：将上述脱脂棉去除水分，工艺条件：烘干温度＜55℃。

7、取样分析：经过上述步骤处理得到的脱脂棉的理化性能分析结果如下：α-纤维素含量98.1％、粘度103MPa.S、硫酸不溶物0.52％、灰分0.32％、吸湿度115.5g。

8、一次漂白水洗产生的漂白液废水分析其COD为3972毫克/升。

实施例4：

一种脱脂棉的制备方法(样品编号为4#)，依次包括以下步骤：

1、微生物配制：在市场上采购成都合成生物科技有限公司生产的“瑞莱特”牌微生物腐熟剂，按照其使用说明将之配制成一定浓度的生物水剂，脱脂微生物水剂的浓度为：0.33％。

2、生化反应：将棉纤维与配制好的微生物作用，利用微生物的特性，基本分解掉棉纤维中的杂质，得到脱脂棉的初级产品，生化反应的物料消耗比例N值＝2。反应条件：15℃＜温度＜30℃，60％＜相对湿度＜90％，反应时间为25天，通风状态。经过本步骤处理，棉纤维中的各种杂质被大部分分解了，表现为纤维素的吸湿性大幅度提高、α-纤维素的含量大大提高，而灰分、硫酸不溶物等杂质却大幅度减少。

3、一次漂白水洗：生化处理好的脱脂棉的初级产品放入漂白液中，通过漂白液处理，再经过水洗，可以显著提高棉纤维白度，同时除去一些杂质，工艺条件：有效氯含量＝0.8％，漂白时间＝120分钟；漂白、水洗温度为常温，需要搅拌。

4、碱煮：将一次漂白水洗后得到的脱脂棉的初级产品放入烧碱中煮，碱液刚好淹没棉花，进一步除去在生化反应阶段残余的杂质，得到质量较好的脱脂棉。工艺条件：碱煮温度＝100℃，碱煮时间＝2小时，碱煮压力为常压，碱液浓度＝14g∕L。

5、二次漂白水洗：通过碱煮的棉纤维，其中的绝大部分杂质已经被除去。脱脂棉再在漂白液中处理，经过水洗，既可以提高脱脂棉的白度，又可以进一步除去一些杂质，纯化了产品，工艺条件：有效氯含量＝0.23％；漂白时间＝180分钟；漂白、水洗温度为常温，需要搅拌。

6、烘干脱水：将上述脱脂棉去除水分，工艺条件：烘干温度＜55℃。

7、取样分析：经过上述步骤处理得到的脱脂棉的理化性能分析结果如下：α-纤维素含量98.6％、粘度145MPa.S、硫酸不溶物0.51％、灰分0.25％、吸湿度116.0g。

8、二次漂白水洗产生的漂白液废水分析其COD为331毫克/升。

实施例5：

一种脱脂棉的制备方法(样品编号为5#)，依次包括以下步骤：

1、微生物配制：在市场上采购成都合成生物科技有限公司生产的“瑞莱特”牌微生物腐熟剂，按照其使用说明将之配制成一定浓度的生物水剂，脱脂微生物水剂的浓度为：0.33％。

2、生化反应：将棉纤维与配制好的微生物作用，利用微生物的特性，基本分解掉棉纤维中的杂质，得到脱脂棉的初级产品，生化反应的物料消耗比例N值＝2。反应条件：15℃＜温度＜30℃，60％＜相对湿度＜90％，反应时间为7天，通风状态。经过本步骤处理，棉纤维中的各种杂质被大部分分解了，表现为纤维素的吸湿性大幅度提高、α-纤维素的含量大大提高，而灰分、硫酸不溶物等杂质却大幅度减少。

3、一次漂白水洗：生化处理好的脱脂棉的初级产品放入漂白液中，通过漂白液处理，再经过水洗，可以显著提高棉纤维白度，同时除去一些杂质，工艺条件：有效氯含量＝0.8％，漂白时间＝120分钟；漂白、水洗温度为常温，需要搅拌。

4、碱煮：将一次漂白水洗后得到的脱脂棉的初级产品放入烧碱中煮，碱液刚好淹没棉花，进一步除去在生化反应阶段残余的杂质，得到质量较好的脱脂棉。工艺条件：碱煮温度＝100℃，碱煮时间＝2小时，碱煮压力为常压，碱液浓度＝14g∕L。

5、二次漂白水洗：通过碱煮的棉纤维，其中的绝大部分杂质已经被除去。脱脂棉再在漂白液中处理，经过水洗，既可以提高脱脂棉的白度，又可以进一步除去一些杂质，纯化了产品，工艺条件：有效氯含量＝0.23％；漂白时间＝180分钟；漂白、水洗温度为常温，需要搅拌。

6、烘干脱水：将上述脱脂棉去除水分，工艺条件：烘干温度＜55℃。

7、取样分析：经过上述步骤处理得到的脱脂棉的理化性能分析结果如下：α-纤维素含量98.1％、粘度92MPa.S、硫酸不溶物0.42％、灰分0.25％、吸湿度113.0g。

实施例6：

一种脱脂棉的制备方法(样品编号为6#)，依次包括以下步骤：

1、微生物配制：在市场上采购成都合成生物科技有限公司生产的“瑞莱特”牌微生物腐熟剂，按照其使用说明将之配制成一定浓度的生物水剂，脱脂微生物水剂的浓度为：0.33％。

2、生化反应：将棉纤维与配制好的微生物作用，利用微生物的特性，基本分解掉棉纤维中的杂质，得到脱脂棉的初级产品，生化反应的物料消耗比例N值＝2。反应条件：15℃＜温度＜30℃，60％＜相对湿度＜90％，反应时间为10天，通风状态。经过本步骤处理，棉纤维中的各种杂质被大部分分解了，表现为纤维素的吸湿性大幅度提高、α-纤维素的含量大大提高，而灰分、硫酸不溶物等杂质却大幅度减少。

3、一次漂白水洗：生化处理好的脱脂棉的初级产品放入漂白液中，通过漂白液处理，再经过水洗，可以显著提高棉纤维白度，同时除去一些杂质，工艺条件：有效氯含量＝0.8％，漂白时间＝120分钟；漂白、水洗温度为常温，需要搅拌。

4、碱煮：将一次漂白水洗后得到的脱脂棉的初级产品放入烧碱中煮，碱液刚好淹没棉花，进一步除去在生化反应阶段残余的杂质，得到质量较好的脱脂棉。工艺条件：碱煮温度＝100℃，碱煮时间＝2小时，碱煮压力为常压，碱液浓度＝14g∕L。

5、二次漂白水洗：通过碱煮的棉纤维，其中的绝大部分杂质已经被除去。脱脂棉再在漂白液中处理，经过水洗，既可以提高脱脂棉的白度，又可以进一步除去一些杂质，纯化了产品，工艺条件：有效氯含量＝0.23％；漂白时间＝180分钟；漂白、水洗温度为常温，需要搅拌。

6、烘干脱水：将上述脱脂棉去除水分，工艺条件：烘干温度＜55℃。

7、取样分析：经过上述步骤处理得到的脱脂棉的理化性能分析结果如下：α-纤维素含量98.6％、粘度119MPa.S、硫酸不溶物0.44％、灰分0.25％、吸湿度108.0g。

实施例7：

一种脱脂棉的制备方法(样品编号为7#)，依次包括以下步骤：

1、微生物配制：在市场上采购成都合成生物科技有限公司生产的“瑞莱特”牌微生物腐熟剂，按照其使用说明将之配制成一定浓度的生物水剂，脱脂微生物水剂的浓度为：0.33％。

2、生化反应：将棉纤维与配制好的微生物作用，利用微生物的特性，基本分解掉棉纤维中的杂质，得到脱脂棉的初级产品，生化反应的物料消耗比例N值＝2。反应条件：15℃＜温度＜30℃，60％＜相对湿度＜90％，反应时间为13天，通风状态。经过本步骤处理，棉纤维中的各种杂质被大部分分解了，表现为纤维素的吸湿性大幅度提高、α-纤维素的含量大大提高，而灰分、硫酸不溶物等杂质却大幅度减少。

3、一次漂白水洗：生化处理好的脱脂棉的初级产品放入漂白液中，通过漂白液处理，再经过水洗，可以显著提高棉纤维白度，同时除去一些杂质，工艺条件：有效氯含量＝0.8％，漂白时间＝120分钟；漂白、水洗温度为常温，需要搅拌。

4、碱煮：将一次漂白水洗后得到的脱脂棉的初级产品放入烧碱中煮，碱液刚好淹没棉花，进一步除去在生化反应阶段残余的杂质，得到质量较好的脱脂棉。工艺条件：碱煮温度＝100℃，碱煮时间＝2小时，碱煮压力为常压，碱液浓度＝14g∕L。

5、二次漂白水洗：通过碱煮的棉纤维，其中的绝大部分杂质已经被除去。脱脂棉再在漂白液中处理，经过水洗，既可以提高脱脂棉的白度，又可以进一步除去一些杂质，纯化了产品，工艺条件：有效氯含量＝0.23％；漂白时间＝180分钟；漂白、水洗温度为常温，需要搅拌。

6、烘干脱水：将上述脱脂棉去除水分，工艺条件：烘干温度＜55℃。

7、取样分析：经过上述步骤处理得到的脱脂棉的理化性能分析结果如下：α-纤维素含量98.1％、粘度88MPa.S、硫酸不溶物0.31％、灰分0.26％、吸湿度121.0g。

8、碱煮产生的废水分析其COD为2113毫克/升。

实施例8：

一种脱脂棉的制备方法(样品编号为8#)，依次包括以下步骤：

1、微生物配制：在市场上采购成都合成生物科技有限公司生产的“瑞莱特”牌微生物腐熟剂，按照其使用说明将之配制成一定浓度的生物水剂，脱脂微生物水剂的浓度为：0.33％。

2、生化反应：将棉纤维与配制好的微生物作用，利用微生物的特性，基本分解掉棉纤维中的杂质，得到脱脂棉的初级产品，生化反应的物料消耗比例N值＝2。反应条件：15℃＜温度＜30℃，60％＜相对湿度＜90％，反应时间为16天，通风状态。经过本步骤处理，棉纤维中的各种杂质被大部分分解了，表现为纤维素的吸湿性大幅度提高、α-纤维素的含量大大提高，而灰分、硫酸不溶物等杂质却大幅度减少。

3、一次漂白水洗：生化处理好的脱脂棉的初级产品放入漂白液中，通过漂白液处理，再经过水洗，可以显著提高棉纤维白度，同时除去一些杂质，工艺条件：有效氯含量＝0.8％，漂白时间＝120分钟；漂白、水洗温度为常温，需要搅拌。

4、碱煮：将一次漂白水洗后得到的脱脂棉的初级产品放入烧碱中煮，碱液刚好淹没棉花，进一步除去在生化反应阶段残余的杂质，得到质量较好的脱脂棉。工艺条件：碱煮温度＝100℃，碱煮时间＝2小时，碱煮压力为常压，碱液浓度＝20g∕L。

5、二次漂白水洗：通过碱煮的棉纤维，其中的绝大部分杂质已经被除去。脱脂棉再在漂白液中处理，经过水洗，既可以提高脱脂棉的白度，又可以进一步除去一些杂质，纯化了产品，工艺条件：有效氯含量＝0.23％；漂白时间＝180分钟；漂白、水洗温度为常温，需要搅拌。

6、烘干脱水：将上述脱脂棉去除水分，工艺条件：烘干温度＜55℃。

7、取样分析：经过上述步骤处理得到的脱脂棉的理化性能分析结果如下：α-纤维素含量98.53％、粘度183.0MPa.S、硫酸不溶物0.39％、灰分0.15％、吸湿度122.09g。

实施例9：

一种脱脂棉的制备方法(样品编号为9#)，依次包括以下步骤：

1、微生物配制：在市场上采购成都合成生物科技有限公司生产的“瑞莱特”牌微生物腐熟剂，按照其使用说明将之配制成一定浓度的生物水剂，脱脂微生物水剂的浓度为：0.33％。

2、生化反应：将棉纤维与配制好的微生物作用，利用微生物的特性，基本分解掉棉纤维中的杂质，得到脱脂棉的初级产品，生化反应的物料消耗比例N值＝2。反应条件：15℃＜温度＜30℃，60％＜相对湿度＜90％，反应时间为16天，通风状态。经过本步骤处理，棉纤维中的各种杂质被大部分分解了，表现为纤维素的吸湿性大幅度提高、α-纤维素的含量大大提高，而灰分、硫酸不溶物等杂质却大幅度减少。

3、一次漂白水洗：生化处理好的脱脂棉的初级产品放入漂白液中，通过漂白液处理，再经过水洗，可以显著提高棉纤维白度，同时除去一些杂质，工艺条件：有效氯含量＝0.8％，漂白时间＝120分钟；漂白、水洗温度为常温，需要搅拌。

4、碱煮：将一次漂白水洗后得到的脱脂棉的初级产品放入烧碱中煮，碱液刚好淹没棉花，进一步除去在生化反应阶段残余的杂质，得到质量较好的脱脂棉。工艺条件：碱煮温度＝100℃，碱煮时间＝2小时，碱煮压力为常压，碱液浓度＝25g∕L。

5、二次漂白水洗：通过碱煮的棉纤维，其中的绝大部分杂质已经被除去。脱脂棉再在漂白液中处理，经过水洗，既可以提高脱脂棉的白度，又可以进一步除去一些杂质，纯化了产品，工艺条件：有效氯含量＝0.23％；漂白时间＝180分钟；漂白、水洗温度为常温，需要搅拌。

6、烘干脱水：将上述脱脂棉去除水分，工艺条件：烘干温度＜55℃。

7、取样分析：经过上述步骤处理得到的脱脂棉的理化性能分析结果如下：α-纤维素含量98.36％、粘度244MPa.S、硫酸不溶物0.51％、灰分0.18％、吸湿度128.09g。

实施例10：

一种脱脂棉的制备方法(样品编号为10#)，依次包括以下步骤：

1、微生物配制：在市场上采购成都合成生物科技有限公司生产的“瑞莱特”牌微生物腐熟剂，按照其使用说明将之配制成一定浓度的生物水剂，脱脂微生物水剂的浓度范围为：0.33％。

2、生化反应：将棉纤维与配制好的微生物作用，利用微生物的特性，基本分解掉棉纤维中的杂质，得到脱脂棉的初级产品，生化反应的物料消耗比例N值＝2。反应条件：15℃＜温度＜30℃，60％＜相对湿度＜90％，反应时间为16天，通风状态。经过本步骤处理，棉纤维中的各种杂质被大部分分解了，表现为纤维素的吸湿性大幅度提高、α-纤维素的含量大大提高，而灰分、硫酸不溶物等杂质却大幅度减少。

3、一次漂白水洗：生化处理好的脱脂棉的初级产品放入漂白液中，通过漂白液处理，再经过水洗，可以显著提高棉纤维白度，同时除去一些杂质，工艺条件：有效氯含量＝0.8％，漂白时间＝120分钟；漂白、水洗温度为常温，需要搅拌。

4、碱煮：将一次漂白水洗后得到的脱脂棉的初级产品放入烧碱中煮，碱液刚好淹没棉花，进一步除去在生化反应阶段残余的杂质，得到质量较好的脱脂棉。工艺条件：碱煮温度＝100℃，碱煮时间＝2小时，碱煮压力为常压，碱液浓度＝35g∕L。

5、二次漂白：通过碱煮的棉纤维，其中的绝大部分杂质已经被除去。脱脂棉再在漂白液中处理，经过水洗，既可以提高脱脂棉的白度，又可以进一步除去一些杂质，纯化了产品，工艺条件：有效氯含量＝0.23％；漂白时间＝180分钟；漂白、水洗温度为常温，需要搅拌。

6、烘干脱水：将上述脱脂棉去除水分，工艺条件：烘干温度＜55℃。

7、取样分析：经过上述步骤处理得到的脱脂棉的理化性能分析结果如下：α-纤维素含量98.66％、粘度214.8MPa.S、硫酸不溶物0.64％、灰分0.18％、吸湿度123.09g。

碱煮产生的废水分析其COD为1678毫克/升。

实施例11：

一种脱脂棉的制备方法(样品编号为11#)，依次包括以下步骤：

1、微生物配制：在市场上采购成都合成生物科技有限公司生产的“瑞莱特”牌微生物腐熟剂，按照其使用说明将之配制成一定浓度的生物水剂，脱脂微生物水剂的浓度为：0.33％。

2、生化反应：将棉纤维与配制好的微生物作用，利用微生物的特性，基本分解掉棉纤维中的杂质，得到脱脂棉的初级产品，生化反应的物料消耗比例N值＝2。反应条件：15℃＜温度＜30℃，60％＜相对湿度＜90％，反应时间为16天，通风状态。经过本步骤处理，棉纤维中的各种杂质被大部分分解了，表现为纤维素的吸湿性大幅度提高、α-纤维素的含量大大提高，而灰分、硫酸不溶物等杂质却大幅度减少。

3、一次漂白水洗：生化处理好的脱脂棉的初级产品放入漂白液中，通过漂白液处理，再经过水洗，可以显著提高棉纤维白度，同时除去一些杂质，工艺条件：有效氯含量＝0.8％，漂白时间＝120分钟；漂白、水洗温度为常温，需要搅拌。

4、碱煮：将一次漂白水洗后得到的脱脂棉的初级产品放入烧碱中煮，碱液刚好淹没棉花，进一步除去在生化反应阶段残余的杂质，得到质量较好的脱脂棉。工艺条件：碱煮温度＝100℃，碱煮时间＝3小时，碱煮压力为常压，碱液浓度＝14g∕L。

5、二次漂白水洗：通过碱煮的棉纤维，其中的绝大部分杂质已经被除去。脱脂棉再在漂白液中处理，经过水洗，既可以提高脱脂棉的白度，又可以进一步除去一些杂质，纯化了产品，工艺条件：有效氯含量＝0.23％；漂白时间＝180分钟；漂白、水洗温度为常温，需要搅拌。

6、烘干脱水：将上述脱脂棉去除水分，工艺条件：烘干温度＜55℃。

7、取样分析：经过上述步骤处理得到的脱脂棉的理化性能分析结果如下：α-纤维素含量98.38％、粘度121.6MPa.S、硫酸不溶物0.57％、灰分0.19％、吸湿度132.09g。

实施例12：

一种脱脂棉的制备方法(样品编号为12#)，依次包括以下步骤：

1、微生物配制：在市场上采购成都合成生物科技有限公司生产的“瑞莱特”牌微生物腐熟剂，按照其使用说明将之配制成一定浓度的生物水剂，脱脂微生物水剂的浓度为：0.33％。

2、生化反应：将棉纤维与配制好的微生物作用，利用微生物的特性，基本分解掉棉纤维中的杂质，得到脱脂棉的初级产品，生化反应的物料消耗比例N值＝2。反应条件：15℃＜温度＜30℃，60％＜相对湿度＜90％，反应时间为16天，通风状态。经过本步骤处理，棉纤维中的各种杂质被大部分分解了，表现为纤维素的吸湿性大幅度提高、α-纤维素的含量大大提高，而灰分、硫酸不溶物等杂质却大幅度减少。

3、一次漂白水洗：生化处理好的脱脂棉的初级产品放入漂白液中，通过漂白液处理，再经过水洗，可以显著提高棉纤维白度，同时除去一些杂质，工艺条件：有效氯含量＝0.8％，漂白时间＝120分钟；漂白、水洗温度为常温，需要搅拌。

4、碱煮：将一次漂白水洗后得到的脱脂棉的初级产品放入烧碱中煮，碱液刚好淹没棉花，进一步除去在生化反应阶段残余的杂质，得到质量较好的脱脂棉。工艺条件：碱煮温度＝100℃，碱煮时间＝4小时，碱煮压力为常压，碱液浓度＝14g∕L。

5、二次漂白水洗：通过碱煮的棉纤维，其中的绝大部分杂质已经被除去。脱脂棉再在漂白液中处理，经过水洗，既可以提高脱脂棉的白度，又可以进一步除去一些杂质，纯化了产品，工艺条件：有效氯含量＝0.23％；漂白时间＝180分钟；漂白、水洗温度为常温，需要搅拌。

6、烘干脱水：将上述脱脂棉去除水分，工艺条件：烘干温度＜55℃。

7、取样分析：经过上述步骤处理得到的脱脂棉的理化性能分析结果如下：α-纤维素含量99.0％、粘度141.0MPa.S、硫酸不溶物0.47％、灰分0.25％、吸湿度135.09g。

碱煮产生的废水分析其COD为1789毫克/升。

实施例13：

一种脱脂棉的制备方法(样品编号为13#)，依次包括以下步骤：

1、微生物配制：在市场上采购成都合成生物科技有限公司生产的“瑞莱特”牌微生物腐熟剂，按照其使用说明将之配制成一定浓度的生物水剂，脱脂微生物水剂的浓度为：0.33％。

2、生化反应：将棉纤维与配制好的微生物作用，利用微生物的特性，基本分解掉棉纤维中的杂质，得到脱脂棉的初级产品，生化反应的物料消耗比例N值＝2。反应条件：15℃＜温度＜30℃，60％＜相对湿度＜90％，反应时间为16天，通风状态。经过本步骤处理，棉纤维中的各种杂质被大部分分解了，表现为纤维素的吸湿性大幅度提高、α-纤维素的含量大大提高，而灰分、硫酸不溶物等杂质却大幅度减少。

3、一次漂白：生化处理好的脱脂棉的初级产品放入漂白液中，通过漂白液处理，可以显著提高棉纤维白度，同时除去一些杂质，工艺条件：有效氯含量＝0.8％，漂白时间＝120分钟；漂白温度为常温，需要搅拌。

4、二次漂白水洗：经过一次漂白的脱脂棉再在漂白液中处理，经过水洗，既可以提高脱脂棉的白度，又可以进一步除去一些杂质，工艺条件：有效氯含量＝0.23％；漂白时间＝180分钟；漂白、水洗温度为常温，需要搅拌。

6、烘干脱水：将上述脱脂棉去除水分，工艺条件：烘干温度＜55℃。

7、取样分析：经过上述步骤处理得到的脱脂棉的理化性能分析结果如下α-纤维素含量98.03％、硫酸不溶物1.52％、灰分0.32％。

本申请发明人通过前述13项实施例试验验证了在不同的工艺参数情况下最后得到的脱脂棉的质量指标变化情况列表如下，并具体说明：

如说明书技术方案部分所述，本申请工艺主要分为生物处理与化工处理两个阶段。在生物处理阶段的关键参数是“生物处理时间”，而微生物水剂的浓度与使用量则不是主要的参数。而在化工处理阶段，碱煮工序(传统专业上习惯称为蒸煮工序)是影响脱脂棉质量的关键工序。在现有技术的传统化工处理工艺中，其蒸煮温度、压力、碱液浓度、时间是四项关键工艺参数，这些参数如“背景技术中”所述。而本申请通过生物处理和化工处理复合以后，“碱煮工艺”的化工处理的工艺参数则仅仅有碱液浓度与时间两个参数是关键参数，而温度和压力则不再是什么关键参数。

其中，实施例1～实施例7和实施例13，这八个例子是生物处理阶段的例子，这里通过改变其工艺参数“生物处理时间”，而其它的工艺参数保持不变，特别是“化工处理阶段”的各种工艺参数保持不变，此时棉纤维与微生物分别作用了7天、10天、13天、16天、19天、22天、25天，最后得到的脱脂棉的α-纤维素的含量都大于98％以上，吸湿度在108g以上，说明在这样的工艺条件下能够将棉纤维的杂质较好去除，可以得到有较好脱脂效果的脱脂棉；而实施例13则是棉纤维经过16天的生物处理后，直接经过两次漂白处理，最后得到的脱脂棉的α-纤维素含量也大于98％，说明即便不通过碱煮工艺，只要经过合适的生物处理还是可以得到杂质去除较好且有较好脱脂效果的脱脂棉。

其中，实施例8～实施例12这五个例子是改变化工处理工艺参数，观察最后得到的脱脂棉的效果究竟如何的试验。在实施例1～实施例7中，经过生物处理16天的实施例1(样品编号为1#)样品，确定为改变化工处理工艺参数的样品，因为它的“生物处理时间”位于中间。前面已经说了碱煮的温度、压力不是关键参数，而碱煮的时间与碱液浓度才是关键参数，因此在实施例8～实施例10的试验中，碱煮的温度100℃、压力为常压、碱煮时间2小时等三个参数不变，而碱浓度分别采用20克/升、25克/升、35克/升。在实施例11、实施例12中碱煮的温度100℃、压力为常压、碱煮时间2小时、碱浓度14克/升等不变，而碱煮时间分别为3小时、4小时。这些样品最后得到的脱脂棉的α-纤维素的含量都大于98％以上，吸湿度在122g以上，甚至实施例12的α-纤维素的含量达到99.0％，吸湿度达到135.09g。

通过13个实施例在两个不同阶段的关键工艺参数变化试验的结果分析，我们基本上可以得出如下结论：

一是利用微生物的特性，先把棉纤维与微生物作用，然后再进行化工技术处理(即本专利所说的“生化复合处理技术”)来制备脱脂棉的技术路线是可行的，能够得到质量良好的脱脂棉(参见精制棉质量标准GB/T9107—1999)；

二是通过这种复合处理技术得到的脱脂棉的主要指标α-纤维素的含量都能高于国家标准；

三是碱煮产生的废水的COD都不高，未超过2200毫克/升。

综上所述，本申请通过生物处理与化工处理的结合，相比现有的传统化工技术，取得了预料不到的效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种生化复合处理技术生产脱脂棉的方法，其特征在于依次包括以下步骤：

1)微生物配制：将秸秆用微生物腐熟剂加水配制成脱脂微生物水剂；

2)生化反应：将棉纤维与配制好的脱脂微生物水剂在干态、湿态或半干态条件下发生作用，其中物料消耗比例范围是：0＜N≦100000，N值＝处理1单位重量棉纤维需要与多少单位重量生物水剂与之反应的数值；

3)依次经一次漂白水洗、碱煮、二次漂白水洗和烘干脱水；

所述一次漂白水洗是指：将生化处理好的脱脂棉的初级产品放入漂白液中，常温搅拌下通过漂白液处理，再经过水洗，工艺条件：0＜有效氯含量＜20％；漂白时间＞10分钟；

所述碱煮是指：将一次漂白洗涤后得到的脱脂棉的初级产品放入碱液中煮，工艺条件：25℃≤碱煮温度≤140℃，0.1小时≤碱煮时间≤8小时，碱煮压力≤0.15MPa，0克/升＜碱液浓度≤150克/升；

所述二次漂白水洗是指：通过碱煮的棉纤维，常温搅拌下，再在漂白液中处理，再经过水洗，工艺条件：0＜有效氯含量＜20％；漂白时间＞10分钟。

2.如权利要求1所述的生化复合处理技术生产脱脂棉的方法，其特征在于：所述生化反应步骤中，反应时间为2天以上。

3.如权利要求1所述的生化复合处理技术生产脱脂棉的方法，其特征在于：所述碱煮温度100℃，碱煮压力常压，碱煮时间3小时以内，碱煮的烧碱浓度14克/升。

4.如权利要求1至3中任一权利要求所述的生化复合处理技术生产脱脂棉的方法，其特征在于：所述干态条件即棉纤维与微生物在大气中、在一定的条件下进行生化反应，反应条件：-15℃＜温度＜120℃，10％＜相对湿度＜100％，反应时间＞1小时，通风状态。

5.如权利要求1至3中任一权利要求所述的生化复合处理技术生产脱脂棉的方法，其特征在于：所述湿态条件即棉纤维与微生物在水中进行反应，反应条件：-15℃＜温度＜120℃，10％＜相对湿度＜100％，反应时间＞1小时。

6.如权利要求1至3中任一权利要求所述的生化复合处理技术生产脱脂棉的方法，其特征在于：所述半干态即棉纤维部分在大气、部分在水中与微生物进行生化反应，反应条件：-15℃＜温度＜120℃，10％＜相对湿度＜100％，反应时间＞1小时，通风状态。