CN105780568A - 两次生物酶软化脱木素结合机械法制浆工艺 - Google Patents

两次生物酶软化脱木素结合机械法制浆工艺 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种两次生物酶软化脱木素结合机械法制浆工艺，具体为：步骤1）备料工序：步骤2）第一次生物酶软化预浸工序：步骤3）机械制浆分丝工序：步骤4）第二次生物酶软化脱木素漂白工序：步骤5）成浆的精洗工序。本发明采用复合渗透软化剂以及复合生物酶制剂进行预浸工序和漂白工序，为两次生物酶软化脱木素结合机械法制浆新工艺。本发明改变了传统碱法制浆、机械法制浆以及正在探索阶段的生物制浆工艺，克服了以上制浆的缺点，方法简单有效，针对性强，可操作性强，木素降解过程中不高温蒸煮，不添加有害物质烧碱，不产生黑液。

Description

两次生物酶软化脱木素结合机械法制浆工艺
技术领域
本发明属于制浆造纸技术领域，具体涉及一种无黑液生物酶结合机械法制浆工艺。
背景技术
纸是我们日常生活中最常用的物品，无论读书、看报，或是写字、作画，都得和纸接触。在工业、农业和国防工业生产中，也离不开纸。今天，如果没有纸，那简直是不可想像的。纸在交流思想、传播文化、发展科学技术和生产方面，是一种强有力的工具和材料。回顾历史，这种重要物质就是中国古代汉族劳动人民发明的。造纸术和指南针、火药、印刷术并称为中国古代科学技术的四大发明，是中国人民对世界科学文化发展所作出的卓越贡献。
造纸生产分为制浆和造纸两个基本过程，造纸是把悬浮在水中的纸浆纤维，经过各种加工结合成合乎各种要求的纸页。制浆就是由植物纤维原料分离出纤维而得纸浆的过程。制浆方法主要可分为机械法制浆、化学法制浆和化学机械法制浆，分别制得机械纸浆、化学纸浆和化学机械纸浆。
机械法制浆主要利用机械的旋转摩擦工作面对纤维原料的摩擦撕裂作用，以及由于摩擦所产生的热量对原料胞间层木素的加热软化塑化作用，将原料磨解撕裂分离为单根纤维。机械法制浆几乎不溶出原料中的木素,故制浆得率很高,一般在95%左右，加以不消耗化学药剂，因而是生产成本最低廉的一种制浆方法。但由于生产过程中纤维受到的摩擦撕裂作用的损伤较大，机械浆的物理强度低于其他浆种，浆中保留了大量木素，因而比较难于漂白并易在光、热作用下变黄及发脆。
化学法制浆是用化学药剂对原料进行处理而制造纸浆的方法。此法以纤维植物（主要是木材和草类茎杆）为原料，利用某种能与原料中所含木素发生选择性化学反应的化学药剂脱除大部分木素，并使原料中的单根纤维充分疏松分离为纤维素纯度较高的纸浆。工业生产上常用的有碱法制浆及亚硫酸盐法制浆两大类。化学制浆法排出的污水中含有大量的COD、BOD、SS等有害物。
化学法制浆包括备料、蒸煮和净化三个基本工艺过程，以及辅助工艺过程：1）备料：将木材剥皮并削成木片或将草类茎杆切成草段，再经过筛选除杂，使原料比较洁净，大小规格比较整齐均一，以利于下一步蒸煮过程中物理化学反应的顺利进行。2）蒸煮：使原料转变成为化学纸浆的基本过程。将合格的料片或料段和适量的化学药剂装入蒸煮器中，按严格控制的温度、压力、时间与药液组成，使药液渗入原料并与原料中的木素发生化学反应，从而使单个纤维疏松分离成为纸浆，蒸煮所成纸浆称为粗浆。在多数情况下纤维细胞的初生壁也被破坏，在较强烈的蒸煮反应情况下,也有一部分木素从纤维的次生壁中被溶出,其他碳水化合物、树脂、无机盐类等组分也被部分除去，因而化学法所制得的纸浆，通常纤维素含量较高。
3）净化：经蒸煮制成的粗浆，经过适当净化才能成为可用的纸浆。纸浆的净化一般包括洗涤、筛选、漂白等过程。洗涤是使纸浆与蒸煮废液分离，为了以最少的水洗净纸浆并得到浓度较高的蒸煮废液以便于综合利用；筛选是将洗涤后纸浆中所含的粗大料片与纤维束，利用带有细孔或窄缝筛板的筛浆机加以筛除，并利用各种类型的水力旋流器（锥形除砂器）除去浆料中所含的泥沙等较重杂物，使纸浆得到进一步净化；漂白的作用是减少或脱除纸浆中的残余木素或其所含的发色基团（纸浆中主要的有色物质），使纸浆达到较高的白度。
4）辅助工艺：包括蒸煮液制备、制浆蒸煮废液的化学品及热能回收等工艺。
化学机械法制浆是采用化学预处理和机械磨解后处理的制浆方法。先用药剂进行轻度预处理（浸渍或蒸煮），除去木片（或草片）中部分半纤维素，木素较少溶出或基本未溶出，但软化了胞间层。再经盘磨机进行后处理，磨解软化后的木片（或草片）,使纤维分离成纸浆。化学机械法制浆与机械法制浆不同之处为有化学软化预处理阶段,与化学法制浆不同之处为化学处理过程比较温和,如浸渍或蒸煮时间短，温度较低，药品用量少等，但需经磨解方能成浆。
生物制浆是清洁剂浆的工艺方向之一，生物制浆制备的纸浆纤维长，得浆率高，耐拆性强，且吨浆成本大大低于化学浆和机械浆成本，但由于生物菌种的培养，选择和制浆过程的条件要求过高，存在生产波动大物料处理不均，处理时间超长，生产效率低下等诸多问题，目前生物制浆至今难以工业化生产。
目前我国的造纸工业面临三大问题，且在今后相当长时间内一定程度上制约着造纸工业的良性健康发展，那就是纤维原料短缺，能源消耗较高与环境污染严重的难题，制浆过程中产生的废水、废汽如果得不到有效及时处理，就会带来巨大的环境灾难。由此国家采用有效的手段关闭了大量不达标的造纸企业，但也引起了原来作为造纸原料的秸杆过剩，在缺少方便有效的新的秸杆利用技术面前，农民燃烧秸杆又带来新的甚至更严重的空气污染。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种两次生物酶软化脱木素结合机械法制浆工艺，实现了生物制浆与机械制浆完美结合，真正实现无黑液化制浆。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
一种两次生物酶软化脱木素结合机械法制浆工艺，按照如下步骤顺次进行：
步骤1）备料工序：芦苇原料的切断、筛选和水洗处理；
步骤2）第一次生物酶软化预浸工序：将料、水、复合渗透软化剂以及复合生物酶制剂充分混合，反应1～2小时，反应温度40～60℃，复合渗透软化剂用量为5～8千克/吨料，复合生物酶制剂用量为3～5千克/吨料，水与料的质量比为10：1～3，
复合渗透软化剂由以下重量百分比的原料配制而成：烷基磺酸钠5～10％、油酸三乙醇胺皂8～12％、壬基酚聚氧乙烯（10）醚5～10％、消泡剂XD－4000.5～1％、硬质酸聚氧乙烯（6）醚20～40％、聚氧乙烯（5）山梨醇酐皂油酸酯20～40％、快速渗透剂T10～20％、高温渗透剂JFC-M10-20％以及硫酸镁1-21.5％；首先将烷基磺酸钠、油酸三乙醇胺皂、壬基酚聚氧乙烯（10）醚、消泡剂XD－400、硬质酸聚氧乙烯（6）醚、聚氧乙烯（5）山梨醇酐皂油酸酯、快速渗透剂T以及高温渗透剂JFC-M混合，然后添加硫酸镁制成复合渗透软化剂；
复合生物酶制剂由以下重量百分比的原料配制而成：纤维素酶10～20％、木聚糖酶10～20％、漆酶30～50％、果胶酶10～20％、柠檬酸10～30％以及草酸10～30％；
步骤3）机械制浆分丝工序：进行搓磨分丝处理；
步骤4）第二次生物酶软化脱木素漂白工序：调整浆质量百分浓度为10～15％，PH值为5～6，投入复合渗透软化剂和复合生物酶制剂，反应2小时以上，反应温度40～50℃，复合渗透软化剂用量为1～3千克/吨绝干浆，复合生物酶制剂用量为5～10千克/吨绝干浆；
步骤5）成浆的精洗工序：进行水洗磨浆和除尘。
上述两次生物酶软化脱木素结合机械法制浆工艺，步骤4）中补充投入双氧水和二氧钛，进行补充漂白。
上述两次生物酶软化脱木素结合机械法制浆工艺，步骤1）备料工序具体为：原料通过运输带连续地喂入切草机，切成草片，将草片及杂质风送或运输带送至双锥除尘机，除去较重杂质，并分离出较轻杂质，净化后的草片经输送机送至水力碎草机以将草片撕碎，撕碎的草料连同水一起经过水力碎草机的筛板从水力碎草机底部泵送至斜螺旋脱水机脱水，然后再经过双锥盘压榨机进一步挤压脱水完成备料；较轻杂质采用抽风吸尘，经沉降室一级除尘后再入水膜除尘器净化，然后排入大气，较重杂质先经重力沉降筒分离，重力沉降筒的气流经旋风分离器一级除尘后，再入水膜除尘器净化，最后排入大气。
上述两次生物酶软化脱木素结合机械法制浆工艺，步骤1）备料工序具体为：原料投入水力碎草机中，将整根草秆疏解裂断并把草叶撕碎，撕碎的草料连同水一起经过水力碎草机的筛板从水力碎草机底部泵送至斜螺旋脱水机脱水，然后再经过双锥盘压榨机进一步脱水完成备料，脱水出来的污水经过净化除杂后循环使用；通过水力碎草机上方设置的除绳装置除绳，重杂物留在筛板上进入设置于水力碎草机下方的杂物捕集器，然后重杂物由出渣口的刮板输送机排出。
上述两次生物酶软化脱木素结合机械法制浆工艺，步骤2）第一次生物酶软化预浸工序在预浸设备中完成，预浸设备包括顺次连接的五个螺旋式预浸器，预浸设备长9～11m，预浸设备直径1m，料在预浸设备中的行进速度为0.5～4米/分钟，每个螺旋式预浸器均通入蒸汽以维持反应温度40～60℃，复合渗透软化剂、水以及复合生物酶制剂均经由计量装置后进入预浸设备。
上述两次生物酶软化脱木素结合机械法制浆工艺，备料后的料进入第一螺旋输送机，料经第一螺旋输送机的出料口并通过销鼓计量器进入第二螺旋输送机，料经第二螺旋输送机的出料口并通过螺旋喂料器进入预浸设备。
上述两次生物酶软化脱木素结合机械法制浆工艺，步骤3）分丝工序具体为：浆料进入空气能无重力搓磨分丝机或者双螺旋搓磨分丝机进行搓磨分丝软化处理。
上述两次生物酶软化脱木素结合机械法制浆工艺，含有复合生物酶制剂的制浆水和洗浆废水，通过沉降杂质处理后回用到预浸工序。
上述两次生物酶软化脱木素结合机械法制浆工艺，水力碎草机的水源自步骤5）成浆的精洗工序的白水。
本发明采用复合渗透软化剂以及复合生物酶制剂进行预浸工序和漂白工序，为两次生物酶软化脱木素结合机械法制浆新工艺。本发明改变了传统碱法制浆、机械法制浆以及正在探索阶段的生物制浆工艺，克服了以上制浆的缺点，方法简单有效，针对性强，可操作性强，木素降解过程中不高温蒸煮，不添加有害物质烧碱，不产生黑液。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明：
图1为本发明的制浆工艺流程图。
图中：1备料工序,2第一次生物酶软化预浸工序,3分丝工序,4第二次生物酶软化脱木素漂白工序,5补充漂白,6成浆的精洗工序。
具体实施方式
实施例1：
一种两次生物酶软化脱木素结合机械法制浆工艺，按照如下步骤顺次进行：
步骤1）备料工序1：芦苇原料的切断、筛选和水洗处理。
步骤2）第一次生物酶软化预浸工序2：将料、水、复合渗透软化剂以及复合生物酶制剂充分混合，反应1小时，反应温度40℃，复合渗透软化剂用量为5千克/吨料，复合生物酶制剂用量为3千克/吨料，水与料的质量比为10：3，
复合渗透软化剂由以下重量百分比的原料配制而成：烷基磺酸钠5％、油酸三乙醇胺皂8％、壬基酚聚氧乙烯（10）醚5％、消泡剂XD－4000.5％、硬质酸聚氧乙烯（6）醚20％、聚氧乙烯（5）山梨醇酐皂油酸酯20％、快速渗透剂T10％、高温渗透剂JFC-M10％以及硫酸镁21.5％。首先将烷基磺酸钠、油酸三乙醇胺皂、壬基酚聚氧乙烯（10）醚、消泡剂XD－400、硬质酸聚氧乙烯（6）醚、聚氧乙烯（5）山梨醇酐皂油酸酯、快速渗透剂T以及高温渗透剂JFC-M混合，然后添加硫酸镁制成复合渗透软化剂。
上述复合渗透软化剂由以上多种功能的非离子表面透性剂和阴离子表面活性剂复合而成，最后用硫酸镁填充制成各种有效含量的助剂，其主经特点是：软化原料，改善浆料洗涤性能，保护生物酶的活性，节约原料缩短预浸时间，降低生产成本。
复合生物酶制剂由以下重量百分比的原料配制而成：纤维素酶10％、木聚糖酶10％、漆酶30％、果胶酶10％、柠檬酸10％以及草酸30％。
复合生物酶制剂的配制：将上述生物酶与草酸柠檬酸按照质量比复配而成，既为复合生物酶制剂。
步骤3）分丝工序3：进行搓磨分丝处理；使单根纤维粗度及纤维浸化率达到《GB/T22836-2008纸浆纤维帚化率的测定》质量标准。
步骤4）第二次生物酶软化脱木素漂白工序4：调整浆质量百分浓度为10％，PH值为5，投入复合渗透软化剂和复合生物酶制剂，反应2小时，反应温度40℃，复合渗透软化剂用量为1千克/吨绝干浆，复合生物酶制剂用量为5千克/吨绝干浆。
复合渗透软化剂由以下重量百分比的原料配制而成：烷基磺酸钠5％、油酸三乙醇胺皂8％、壬基酚聚氧乙烯（10）醚5％、消泡剂XD－4000.5％、硬质酸聚氧乙烯（6）醚20％、聚氧乙烯（5）山梨醇酐皂油酸酯20％、快速渗透剂T10％、高温渗透剂JFC-M10％以及硫酸镁21.5％。首先将烷基磺酸钠、油酸三乙醇胺皂、壬基酚聚氧乙烯（10）醚、消泡剂XD－400、硬质酸聚氧乙烯（6）醚、聚氧乙烯（5）山梨醇酐皂油酸酯、快速渗透剂T以及高温渗透剂JFC-M混合，然后添加硫酸镁制成复合渗透软化剂。
复合生物酶制剂由以下重量百分比的原料配制而成：纤维素酶10％、木聚糖酶10％、漆酶30％、果胶酶10％、柠檬酸10％以及草酸30％。
步骤5）成浆的精洗工序6：进行水洗磨浆和除尘。
表1.实施例1制备的浆检测指标
检测指标 检测结果
叩解度°sR 33
紧度g/cm3 0.70
白度％ISO 75
不透明度％ 79.78
裂断长km 5.9
撕裂指数mN·m2/g 8.50
耐破指数KPa·m2/g 4.02
纤维平均长度mm 1.86
实施例2：
一种两次生物酶软化脱木素结合机械法制浆工艺，按照如下步骤顺次进行：
步骤1）备料工序：芦苇原料的切断、筛选和水洗处理。
备料工序具体为：芦苇原料通过运输带连续地喂入切草机，切成草片，将草片及杂质风送或运输带送至双锥除尘机，除去较重杂质，并分离出较轻杂质，净化后的草片经输送机送至水力碎草机以将草片撕碎，撕碎的草料连同水一起经过水力碎草机的筛板从水力碎草机底部泵送至斜螺旋脱水机脱水，然后再经过双锥盘压榨机进一步挤压脱水完成备料；较轻杂质采用抽风吸尘，经沉降室一级除尘后再入水膜除尘器净化，然后排入大气，较重杂质先经重力沉降筒分离，重力沉降筒的气流经旋风分离器一级除尘后，再入水膜除尘器净化，最后排入大气。
为了节省水，减低污染，水力碎草机的水源自步骤5）成浆的精洗工序的白水回用。
步骤2）第一次生物酶软化预浸工序：将料、水、复合渗透软化剂以及复合生物酶制剂充分混合，反应2小时，反应温度60℃，复合渗透软化剂用量为8千克/吨料，复合生物酶制剂用量为5千克/吨料，水与料的质量比为10：1。
复合渗透软化剂由以下重量百分比的原料配制而成：烷基磺酸钠10％、油酸三乙醇胺皂12％、壬基酚聚氧乙烯（10）醚5％、消泡剂XD－4001％、硬质酸聚氧乙烯（6）醚20％、聚氧乙烯（5）山梨醇酐皂油酸酯30％、快速渗透剂T10％、高温渗透剂JFC-M10％以及硫酸镁2％。首先将烷基磺酸钠、油酸三乙醇胺皂、壬基酚聚氧乙烯（10）醚、消泡剂XD－400、硬质酸聚氧乙烯（6）醚、聚氧乙烯（5）山梨醇酐皂油酸酯、快速渗透剂T以及高温渗透剂JFC-M混合，然后添加硫酸镁制成复合渗透软化剂。
复合生物酶制剂由以下重量百分比的原料配制而成：纤维素酶20％、木聚糖酶10％、漆酶30％、果胶酶20％、柠檬酸10％以及草酸10％。
步骤3）分丝工序：进行搓磨分丝处理；使单根纤维粗度及纤维浸化率达到《GB/T22836-2008纸浆纤维帚化率的测定》质量标准。
步骤4）第二次生物酶软化脱木素漂白工序：调整浆质量百分浓度为15％，PH值为6，投入复合渗透软化剂和复合生物酶制剂，反应4小时，反应温度50℃，复合渗透软化剂用量为3千克/吨绝干浆，复合生物酶制剂用量为10千克/吨绝干浆；
复合渗透软化剂由以下重量百分比的原料配制而成：烷基磺酸钠10％、油酸三乙醇胺皂8％、壬基酚聚氧乙烯（10）醚5％、消泡剂XD－4001％、硬质酸聚氧乙烯（6）醚20％、聚氧乙烯（5）山梨醇酐皂油酸酯20％、快速渗透剂T20％、高温渗透剂JFC-M10％以及硫酸镁6％。首先将烷基磺酸钠、油酸三乙醇胺皂、壬基酚聚氧乙烯（10）醚、消泡剂XD－400、硬质酸聚氧乙烯（6）醚、聚氧乙烯（5）山梨醇酐皂油酸酯、快速渗透剂T以及高温渗透剂JFC-M混合，然后添加硫酸镁制成复合渗透软化剂。
复合生物酶制剂由以下重量百分比的原料配制而成：纤维素酶20％、木聚糖酶10％、漆酶30％、果胶酶10％、柠檬酸10％以及草酸20％；
步骤5）成浆的精洗工序：进行水洗磨浆和除尘。
表2.实施例2制备的浆检测指标
检测指标 检测结果
叩解度°sR 35
紧度g/cm3 0.89
白度％ISO 82
不透明度％ 70.08
裂断长km 3.19
撕裂指数mN·m2/g 9.10
耐破指数KPa·m2/g 3.72
纤维平均长度mm 1.76
实施例3：
一种两次生物酶软化脱木素结合机械法制浆工艺，按照如下步骤顺次进行：
步骤1）备料工序：芦苇原料的切断、筛选和水洗处理。
备料工序具体为：芦苇原料投入水力碎草机中，将整根草秆疏解裂断并把草叶撕碎，撕碎的草料连同水一起经过水力碎草机的筛板从水力碎草机底部泵送至斜螺旋脱水机脱水，然后再经过双锥盘压榨机进一步脱水完成备料，脱水出来的污水经过净化除杂后循环使用；通过水力碎草机上方设置的除绳装置除绳，重杂物留在筛板上进入设置于水力碎草机下方的杂物捕集器，然后重杂物由出渣口的刮板输送机排出。这种湿切、湿净化备料的优点是净化干净彻底，能将草片撕裂，除去部分硅及其他水溶性物质，对随后工段带来好处。但该法的主要缺点是水电消耗高。
水力碎草机的水源自步骤5）成浆的精洗工序的白水回用。
步骤2）第一次生物酶软化预浸工序：将料、水、复合渗透软化剂以及复合生物酶制剂充分混合，反应1.5小时，反应温度50℃，复合渗透软化剂用量为7千克/吨料，复合生物酶制剂用量为4千克/吨料，水与料的质量比为10：2。
复合渗透软化剂由以下重量百分比的原料配制而成：烷基磺酸钠8％、油酸三乙醇胺皂10％、壬基酚聚氧乙烯（10）醚6％、消泡剂XD－4000.5％、硬质酸聚氧乙烯（6）醚20％、聚氧乙烯（5）山梨醇酐皂油酸酯23％、快速渗透剂T10％、高温渗透剂JFC-M10％以及硫酸镁12.5％。首先将烷基磺酸钠、油酸三乙醇胺皂、壬基酚聚氧乙烯（10）醚、消泡剂XD－400、硬质酸聚氧乙烯（6）醚、聚氧乙烯（5）山梨醇酐皂油酸酯、快速渗透剂T以及高温渗透剂JFC-M混合，然后添加硫酸镁制成复合渗透软化剂。
复合生物酶制剂由以下重量百分比的原料配制而成：纤维素酶15％、木聚糖酶11％、漆酶35％、果胶酶15％、柠檬酸13％以及草酸11％。
上述复合渗透软化剂由以上多种功能的非离子表面透性剂和阴离子表面活性剂复合而成，最后用硫酸镁填充制成各种有效含量的助剂，其主经特点是：软化原料，改善浆料洗涤性能，保护生物酶的活性，节约原料缩短预浸时间，降低生产成本。
复合生物酶制剂的配制：将上述生物酶与草酸柠檬酸按照质量比复配而成，既为复合生物酶制剂。
步骤2）第一次生物酶软化预浸工序在预浸设备中完成，预浸设备包括顺次连接的五个螺旋式预浸器，预浸设备长9～11m，预浸设备直径1m，料在预浸设备中的行进速度为0.5～4米/分钟，每个螺旋式预浸器均通入蒸汽以维持反应温度40～60℃，复合渗透软化剂、水以及复合生物酶制剂均经由计量装置后进入预浸设备。
备料后的料进入第一螺旋输送机，料经第一螺旋输送机的出料口并通过销鼓计量器进入第二螺旋输送机，料经第二螺旋输送机的出料口并通过螺旋喂料器进入预浸设备。
步骤3）分丝工序：进行搓磨分丝处理；使单根纤维粗度及纤维浸化率达到《GB/T22836-2008纸浆纤维帚化率的测定》质量标准。
步骤3）分丝工序具体为：浆料进入空气能无重力搓磨分丝机或者双螺旋搓磨分丝机进行搓磨分丝饱化处理。双螺旋搓磨分丝机可将稻草、芦苇、竹片、棉杆、木片直接粗制浆，处理成丝绒状纤维，高浓制浆，减少纤维切断。
步骤4）第二次生物酶软化脱木素漂白工序：调整浆质量百分浓度为13％，PH值为6，投入复合渗透软化剂和复合生物酶制剂，反应3小时，反应温度45℃，复合渗透软化剂用量为2千克/吨绝干浆，复合生物酶制剂用量为7千克/吨绝干浆。
复合渗透软化剂由以下重量百分比的原料配制而成：烷基磺酸钠5％、油酸三乙醇胺皂12％、壬基酚聚氧乙烯（10）醚5％、消泡剂XD－4000.5％、硬质酸聚氧乙烯（6）醚20％、聚氧乙烯（5）山梨醇酐皂油酸酯25％、快速渗透剂T15％、高温渗透剂JFC-M15％以及硫酸镁2.5％。首先将烷基磺酸钠、油酸三乙醇胺皂、壬基酚聚氧乙烯（10）醚、消泡剂XD－400、硬质酸聚氧乙烯（6）醚、聚氧乙烯（5）山梨醇酐皂油酸酯、快速渗透剂T以及高温渗透剂JFC-M混合，然后添加硫酸镁制成复合渗透软化剂；
复合生物酶制剂由以下重量百分比的原料配制而成：纤维素酶18％、木聚糖酶10％、漆酶30％、果胶酶10％、柠檬酸18％以及草酸14％。
步骤5）成浆的精洗工序：进行水洗磨浆和除尘。
表3.实施例3制备的浆检测指标
检测指标 检测结果
叩解度°sR 38
紧度g/cm3 0.80
白度％ISO 78
不透明度％ 78.087 -->
裂断长km 4.19
撕裂指数mN·m2/g 8.80
耐破指数KPa·m2/g 3.82
纤维平均长度mm 1.79
实施例4：
一种两次生物酶软化脱木素结合机械法制浆工艺，按照如下步骤顺次进行：
步骤1）备料工序：芦苇原料的切断、筛选和水洗处理。
备料工序具体为：芦苇原料投入水力碎草机中，将整根草秆疏解裂断并把草叶撕碎，撕碎的草料连同水一起经过水力碎草机的筛板从水力碎草机底部泵送至斜螺旋脱水机脱水，然后再经过双锥盘压榨机进一步脱水完成备料，脱水出来的污水经过净化除杂后循环使用；通过水力碎草机上方设置的除绳装置除绳，重杂物留在筛板上进入设置于水力碎草机下方的杂物捕集器，然后重杂物由出渣口的刮板输送机排出。这种湿切、湿净化备料的优点是净化干净彻底，能将草片撕裂，除去部分硅及其他水溶性物质，对随后工段带来好处。但该法的主要缺点是水电消耗高。
水力碎草机的水源自步骤5）成浆的精洗工序的白水回用。
步骤2）第一次生物酶软化预浸工序：将料、水、复合渗透软化剂以及复合生物酶制剂充分混合，反应1小时，反应温度60℃，复合渗透软化剂用量为8千克/吨料，复合生物酶制剂用量为3千克/吨料，水与料的质量比为10：1，
复合渗透软化剂由以下重量百分比的原料配制而成：烷基磺酸钠9％、油酸三乙醇胺皂8％、壬基酚聚氧乙烯（10）醚5％、消泡剂XD－4001％、硬质酸聚氧乙烯（6）醚20％、聚氧乙烯（5）山梨醇酐皂油酸酯22％、快速渗透剂T10％、高温渗透剂JFC-M10％以及硫酸镁15％。首先将烷基磺酸钠、油酸三乙醇胺皂、壬基酚聚氧乙烯（10）醚、消泡剂XD－400、硬质酸聚氧乙烯（6）醚、聚氧乙烯（5）山梨醇酐皂油酸酯、快速渗透剂T以及高温渗透剂JFC-M混合，然后添加硫酸镁制成复合渗透软化剂。
复合生物酶制剂由以下重量百分比的原料配制而成：纤维素酶11％、木聚糖酶13％、漆酶33％、果胶酶12％、柠檬酸13％以及草酸18％。
步骤3）分丝工序：进行搓磨分丝处理；使单根纤维粗度及纤维浸化率达到《GB/T22836-2008纸浆纤维帚化率的测定》质量标准。
步骤3）分丝工序具体为：浆料进入空气能无重力搓磨分丝机或者双螺旋搓磨分丝机进行搓磨分丝饱化处理。双螺旋搓磨分丝机可将稻草、芦苇、竹片、棉杆、木片直接粗制浆，处理成丝绒状纤维，高浓制浆，减少纤维切断。
步骤4）第二次生物酶软化脱木素漂白工序：调整浆质量百分浓度为11％，PH值为5，投入复合渗透软化剂和复合生物酶制剂，反应2小时以上，反应温度5℃，复合渗透软化剂用量为2千克/吨绝干浆，复合生物酶制剂用量为8千克/吨绝干浆。
复合渗透软化剂由以下重量百分比的原料配制而成：烷基磺酸钠7％、油酸三乙醇胺皂8％、壬基酚聚氧乙烯（10）醚7％、消泡剂XD－4000.75％、硬质酸聚氧乙烯（6）醚25％、聚氧乙烯（5）山梨醇酐皂油酸酯25％、快速渗透剂T12％、高温渗透剂JFC-M12％以及硫酸镁3.25％。首先将烷基磺酸钠、油酸三乙醇胺皂、壬基酚聚氧乙烯（10）醚、消泡剂XD－400、硬质酸聚氧乙烯（6）醚、聚氧乙烯（5）山梨醇酐皂油酸酯、快速渗透剂T以及高温渗透剂JFC-M混合，然后添加硫酸镁制成复合渗透软化剂。
复合生物酶制剂由以下重量百分比的原料配制而成：纤维素酶12％、木聚糖酶18％、漆酶40％、果胶酶10％、柠檬酸10％以及草酸10％；
步骤5）成浆的精洗工序：进行水洗磨浆和除尘。
含有复合生物酶制剂的制浆水和洗浆废水，通过沉降杂质处理后回用到预浸工序，如果颜色变深、变稠了就不再使用，清池输送到有机肥发酵池与芦苇原料前期除尘除杂的废料混合，发酵转变为有机肥料。回田使用，形成物质循环的生态平衡结构新模式。
表4.实施例4制备的浆检测指标
检测指标 检测结果
叩解度°sR 38
紧度g/cm3 0.82
白度％ISO 80
不透明度％ 73.08
裂断长km 3.79
撕裂指数mN·m2/g 3.00
耐破指数KPa·m2/g 3.92
纤维平均长度mm 0.77
实施例5：
一种两次生物酶软化脱木素结合机械法制浆工艺，按照如下步骤顺次进行：
步骤1）备料工序：芦苇原料的切断、筛选和水洗处理。
备料工序具体为：芦苇原料通过运输带连续地喂入切草机，切成草片，将草片及杂质风送或运输带送至双锥除尘机，除去较重杂质，并分离出较轻杂质，净化后的草片经输送机送至水力碎草机以将草片撕碎，撕碎的草料连同水一起经过水力碎草机的筛板从水力碎草机底部泵送至斜螺旋脱水机脱水，然后再经过双锥盘压榨机进一步挤压脱水完成备料；较轻杂质采用抽风吸尘，经沉降室一级除尘后再入水膜除尘器净化，然后排入大气，较重杂质先经重力沉降筒分离，重力沉降筒的气流经旋风分离器一级除尘后，再入水膜除尘器净化，最后排入大气。
为了节省水，减低污染，水力碎草机的水源自步骤5）成浆的精洗工序的白水回用。
步骤2）第一次生物酶软化预浸工序：将料、水、复合渗透软化剂以及复合生物酶制剂充分混合，反应1.5小时，反应温度48℃，复合渗透软化剂用量为7千克/吨料，复合生物酶制剂用量为4千克/吨料，水与料的质量比为20：5，
复合渗透软化剂由以下重量百分比的原料配制而成：烷基磺酸钠5％、油酸三乙醇胺皂10％、壬基酚聚氧乙烯（10）醚7％、消泡剂XD－4000.5％、硬质酸聚氧乙烯（6）醚30％、聚氧乙烯（5）山梨醇酐皂油酸酯24％、快速渗透剂T12％、高温渗透剂JFC-M10％以及硫酸镁1.5％。首先将烷基磺酸钠、油酸三乙醇胺皂、壬基酚聚氧乙烯（10）醚、消泡剂XD－400、硬质酸聚氧乙烯（6）醚、聚氧乙烯（5）山梨醇酐皂油酸酯、快速渗透剂T以及高温渗透剂JFC-M混合，然后添加硫酸镁制成复合渗透软化剂。
上述复合渗透软化剂由以上多种功能的非离子表面透性剂和阴离子表面活性剂复合而成，最后用硫酸镁填充制成各种有效含量的助剂，其主经特点是：软化原料，改善浆料洗涤性能，保护生物酶的活性，节约原料缩短预浸时间，降低生产成本。
复合生物酶制剂由以下重量百分比的原料配制而成：纤维素酶15％、木聚糖酶12％、漆酶30％、果胶酶10％、柠檬酸20％以及草酸13％。
复合生物酶制剂的配制：将上述生物酶与草酸柠檬酸按照质量比复配而成，既为复合生物酶制剂。
步骤2）第一次生物酶软化预浸工序在预浸设备中完成，预浸设备包括顺次连接的五个螺旋式预浸器，预浸设备长11m，预浸设备直径1m，料在预浸设备中的行进速度为3米/分钟，每个螺旋式预浸器均通入蒸汽以维持反应温度50℃，复合渗透软化剂、水以及复合生物酶制剂均经由计量装置后进入预浸设备。
备料后的料进入第一螺旋输送机，料经第一螺旋输送机的出料口并通过销鼓计量器进入第二螺旋输送机，料经第二螺旋输送机的出料口并通过螺旋喂料器进入预浸设备。
步骤3）分丝工序：进行搓磨分丝处理；使单根纤维粗度及纤维浸化率达到《GB/T22836-2008纸浆纤维帚化率的测定》质量标准。
步骤3）分丝工序具体为：浆料进入空气能无重力搓磨分丝机或者双螺旋搓磨分丝机进行搓磨分丝饱化处理。双螺旋搓磨分丝机可将稻草、芦苇、竹片、棉杆、木片直接粗制浆，处理成丝绒状纤维，高浓制浆，减少纤维切断。
步骤4）第二次生物酶软化脱木素漂白工序：调整浆质量百分浓度为15％，PH值为5，投入复合渗透软化剂和复合生物酶制剂，反应2.5小时，反应温度45℃，复合渗透软化剂用量为3千克/吨绝干浆，复合生物酶制剂用量为5千克/吨绝干浆。
复合渗透软化剂由以下重量百分比的原料配制而成：烷基磺酸钠5％、油酸三乙醇胺皂8％、壬基酚聚氧乙烯（10）醚8％、消泡剂XD－4001％、硬质酸聚氧乙烯（6）醚20％、聚氧乙烯（5）山梨醇酐皂油酸酯33％、快速渗透剂T10％、高温渗透剂JFC-M10％以及硫酸镁5％。首先将烷基磺酸钠、油酸三乙醇胺皂、壬基酚聚氧乙烯（10）醚、消泡剂XD－400、硬质酸聚氧乙烯（6）醚、聚氧乙烯（5）山梨醇酐皂油酸酯、快速渗透剂T以及高温渗透剂JFC-M混合，然后添加硫酸镁制成复合渗透软化剂。
上述复合渗透软化剂由以上多种功能的非离子表面透性剂和阴离子表面活性剂复合而成，最后用硫酸镁填充制成各种有效含量的助剂，其主经特点是：软化原料，改善浆料洗涤性能，保护生物酶的活性，节约原料缩短预浸时间，降低生产成本。
复合生物酶制剂由以下重量百分比的原料配制而成：纤维素酶13％、木聚糖酶13％、漆酶34％、果胶酶13％、柠檬酸16％以及草酸11％。
复合生物酶制剂的配制：将上述生物酶与草酸柠檬酸按照质量比复配而成，既为复合生物酶制剂。
步骤5）成浆的精洗工序：进行水洗磨浆和除尘。
含有复合生物酶制剂的制浆水和洗浆废水，通过沉降杂质处理后回用到预浸工序，如果颜色变深、变稠了就不再使用，清池输送到有机肥发酵池与芦苇原料前期除尘除杂的废料混合，发酵转变为有机肥料。回田使用，形成物质循环的生态平衡结构新模式。
表5.实施例5制备的浆检测指标
检测指标 检测结果
叩解度°sR 4910 -->
紧度g/cm3 0.85
白度％ISO 78
不透明度％ 72.01
裂断长km 8.85
撕裂指数mN·m2/g 3.13
耐破指数KPa·m2/g 3.87
纤维平均长度mm 1.74
步骤4）中补充投入双氧水和二氧钛，进行补充漂白5：以生物酶去除木素，漂白纸浆在要求的白度不高的纸种，是可以完成的，但对于质量要求较高的纸浆特别是白度要求≥85％、木素脱除率≥90％的纸浆，可以补充双氧水和二氧钛的方式，进行补充漂白，双氧水不但用作漂白剂，也可以用作催化剂来增强生物酶以及二氧化钛的木素降解能力，能有效的改善浆的木素脱除率和纸浆白度。
实施例6：
一种两次生物酶软化脱木素结合机械法制浆工艺，按照如下步骤顺次进行：
步骤1）备料工序：芦苇原料的切断、筛选和水洗处理。
备料工序具体为：芦苇原料通过运输带连续地喂入切草机，切成草片，将草片及杂质风送或运输带送至双锥除尘机，除去较重杂质，并分离出较轻杂质，净化后的草片经输送机送至水力碎草机以将草片撕碎，撕碎的草料连同水一起经过水力碎草机的筛板从水力碎草机底部泵送至斜螺旋脱水机脱水，然后再经过双锥盘压榨机进一步挤压脱水完成备料；较轻杂质采用抽风吸尘，经沉降室一级除尘后再入水膜除尘器净化，然后排入大气，较重杂质先经重力沉降筒分离，重力沉降筒的气流经旋风分离器一级除尘后，再入水膜除尘器净化，最后排入大气。
为了节省水，减低污染，水力碎草机的水源自步骤5）成浆的精洗工序的白水回用。
步骤2）第一次生物酶软化预浸工序：将料、水、复合渗透软化剂以及复合生物酶制剂充分混合，反应2小时，反应温度60℃，复合渗透软化剂用量为8千克/吨料，复合生物酶制剂用量为3.5千克/吨料，水与料的质量比为20：3。
复合渗透软化剂由以下重量百分比的原料配制而成：烷基磺酸钠5％、油酸三乙醇胺皂10％、壬基酚聚氧乙烯（10）醚5％、消泡剂XD－4001％、硬质酸聚氧乙烯（6）醚20％、聚氧乙烯（5）山梨醇酐皂油酸酯20％、快速渗透剂T12％、高温渗透剂JFC-M12％以及硫酸镁15％。首先将烷基磺酸钠、油酸三乙醇胺皂、壬基酚聚氧乙烯（10）醚、消泡剂XD－400、硬质酸聚氧乙烯（6）醚、聚氧乙烯（5）山梨醇酐皂油酸酯、快速渗透剂T以及高温渗透剂JFC-M混合，然后添加硫酸镁制成复合渗透软化剂。
复合生物酶制剂由以下重量百分比的原料配制而成：纤维素酶12％、木聚糖酶12％、漆酶35％、果胶酶15％、柠檬酸10％以及草酸16％。
步骤2）第一次生物酶软化预浸工序在预浸设备中完成，预浸设备包括顺次连接的五个螺旋式预浸器，预浸设备长11m，预浸设备直径1m，料在预浸设备中的行进速度为0.5米/分钟，每个螺旋式预浸器均通入蒸汽以维持反应温度40℃，复合渗透软化剂、水以及复合生物酶制剂均经由计量装置后进入预浸设备。
备料后的料进入第一螺旋输送机，料经第一螺旋输送机的出料口并通过销鼓计量器进入第二螺旋输送机，料经第二螺旋输送机的出料口并通过螺旋喂料器进入预浸设备。
步骤3）分丝工序：进行搓磨分丝处理；使单根纤维粗度及纤维浸化率达到《GB/T22836-2008纸浆纤维帚化率的测定》质量标准。
步骤3）分丝工序具体为：浆料进入空气能无重力搓磨分丝机或者双螺旋搓磨分丝机进行搓磨分丝饱化处理。双螺旋搓磨分丝机可将稻草、芦苇、竹片、棉杆、木片直接粗制浆，处理成丝绒状纤维，高浓制浆，减少纤维切断。
步骤4）第二次生物酶软化脱木素漂白工序：调整浆质量百分浓度为15％，PH值为6，投入复合渗透软化剂和复合生物酶制剂，反应2.5小时，反应温度40℃，复合渗透软化剂用量为3千克/吨绝干浆，复合生物酶制剂用量为7.5千克/吨绝干浆。
复合渗透软化剂由以下重量百分比的原料配制而成：烷基磺酸钠5％、油酸三乙醇胺皂8％、壬基酚聚氧乙烯（10）醚10％、消泡剂XD－4001％、硬质酸聚氧乙烯（6）醚20％、聚氧乙烯（5）山梨醇酐皂油酸酯35％、快速渗透剂T10％、高温渗透剂JFC-M10％以及硫酸镁1％。首先将烷基磺酸钠、油酸三乙醇胺皂、壬基酚聚氧乙烯（10）醚、消泡剂XD－400、硬质酸聚氧乙烯（6）醚、聚氧乙烯（5）山梨醇酐皂油酸酯、快速渗透剂T以及高温渗透剂JFC-M混合，然后添加硫酸镁制成复合渗透软化剂。
复合生物酶制剂由以下重量百分比的原料配制而成：纤维素酶10％、木聚糖酶20％、漆酶40％、果胶酶10％、柠檬酸10％以及草酸10％。
步骤5）成浆的精洗工序：进行水洗磨浆和除尘。
含有复合生物酶制剂的制浆水和洗浆废水，通过沉降杂质处理后回用到预浸工序，如果颜色变深、变稠了就不再使用，清池输送到有机肥发酵池与芦苇原料前期除尘除杂的废料混合，发酵转变为有机肥料。回田使用，形成物质循环的生态平衡结构新模式。
表6.实施例6制备的浆检测指标
检测指标 检测结果
叩解度°sR 41
紧度g/cm3 0.81
白度％ISO 79.4
不透明度％ 71.02
裂断长km 3.94
撕裂指数mN·m2/g 9.21
耐破指数KPa·m2/g 3.78
纤维平均长度mm 0.73
步骤4）中补充投入双氧水和二氧钛，进行补充漂白：以生物酶去除木素，漂白纸浆在要求的白度不高的纸种，是可以完成的，但对于质量要求较高的纸浆特别是白度要求≥85％、木素脱除率≥90％的纸浆，可以补充双氧水和二氧钛的方式，进行补充漂白，双氧水不但用作漂白剂，也可以用作催化剂来增强生物酶以及二氧化钛的木素降解能力，能有效的改善浆的木素脱除率和纸浆白度。
本发明采用两次复合渗透软化剂以及复合生物酶制剂进行预浸工序和漂白工序，在酸性条件下，进行无黑液化制浆，不但大大提升了制浆效率，而且使纸浆达到了与机械浆相近的得率，与化学浆基本相同的质量。在制浆中做到无污染、无排放、得浆率高、生产成本低。本发明改变了传统芦苇碱法制浆机械法制浆和生物制浆工艺，克服了以上制浆的缺点，方法简单有效，针对性强，可操作性强，木素降解过程中不高温蒸煮，不添加有害物质烧碱，不产生黑液。从而使的得浆率高，漂白浆白度可达75％以上，漂白浆原浆（漂白浆未经打浆）湿重可达3.5～4g。本发明以环保的角度彻底解决了中国及至世界性的制浆工业污染难题，达到了不排放废液的循环用水生产工艺，本发明的弥补了造纸工业的空白，解决了生物制浆无法大生产的难题，实现了环保高效双丰收，实现物质循环的生态链系统，实现工业现代化生产的循环经济可持续发展新模式，具有一定的推广价值。

Claims (9)

1.一种两次生物酶软化脱木素结合机械法制浆工艺，其特征在于，按照如下步骤顺次进行：
步骤1）备料工序：芦苇原料的切断、筛选和水洗处理；
步骤2）第一次生物酶软化预浸工序：将料、水、复合渗透软化剂以及复合生物酶制剂充分混合，反应1～2小时，反应温度40～60℃，复合渗透软化剂用量为5～8千克/吨料，复合生物酶制剂用量为3～5千克/吨料，水与料的质量比为10：1～3，
复合渗透软化剂由以下重量百分比的原料配制而成：烷基磺酸钠5～10％、油酸三乙醇胺皂8～12％、壬基酚聚氧乙烯（10）醚5～10％、消泡剂XD－4000.5～1％、硬质酸聚氧乙烯（6）醚20～40％、聚氧乙烯（5）山梨醇酐皂油酸酯20～40％、快速渗透剂T10～20％、高温渗透剂JFC-M10-20％以及硫酸镁1-21.5％；首先将烷基磺酸钠、油酸三乙醇胺皂、壬基酚聚氧乙烯（10）醚、消泡剂XD－400、硬质酸聚氧乙烯（6）醚、聚氧乙烯（5）山梨醇酐皂油酸酯、快速渗透剂T以及高温渗透剂JFC-M混合，然后添加硫酸镁制成复合渗透软化剂；
复合生物酶制剂由以下重量百分比的原料配制而成：纤维素酶10～20％、木聚糖酶10～20％、漆酶30～50％、果胶酶10～20％、柠檬酸10～30％以及草酸10～30％；
步骤3）机械制浆分丝工序：进行搓磨分丝处理；
步骤4）第二次生物酶软化脱木素漂白工序：调整浆质量百分浓度为10～15％，PH值为5～6，投入复合渗透软化剂和复合生物酶制剂，反应2小时以上，反应温度40～50℃，复合渗透软化剂用量为1～3千克/吨绝干浆，复合生物酶制剂用量为5～10千克/吨绝干浆；
步骤5）成浆的精洗工序：进行水洗磨浆和除尘。
2.根据权利要求1所述的两次生物酶软化脱木素结合机械法制浆工艺，其特征在于：步骤4）中补充投入双氧水和二氧钛，进行补充漂白。
3.根据权利要求1所述的两次生物酶软化脱木素结合机械法制浆工艺，其特征在于：步骤1）备料工序具体为：原料通过运输带连续地喂入切草机，切成草片，将草片及杂质风送或运输带送至双锥除尘机，除去较重杂质，并分离出较轻杂质，净化后的草片经输送机送至水力碎草机以将草片撕碎，撕碎的草料连同水一起经过水力碎草机的筛板从水力碎草机底部泵送至斜螺旋脱水机脱水，然后再经过双锥盘压榨机进一步挤压脱水完成备料；较轻杂质采用抽风吸尘，经沉降室一级除尘后再入水膜除尘器净化，然后排入大气，较重杂质先经重力沉降筒分离，重力沉降筒的气流经旋风分离器一级除尘后，再入水膜除尘器净化，最后排入大气。
4.根据权利要求1所述的两次生物酶软化脱木素结合机械法制浆工艺，其特征在于：步骤1）备料工序具体为：原料投入水力碎草机中，将整根草秆疏解裂断并把草叶撕碎，撕碎的草料连同水一起经过水力碎草机的筛板从水力碎草机底部泵送至斜螺旋脱水机脱水，然后再经过双锥盘压榨机进一步脱水完成备料，脱水出来的污水经过净化除杂后循环使用；通过水力碎草机上方设置的除绳装置除绳，重杂物留在筛板上进入设置于水力碎草机下方的杂物捕集器，然后重杂物由出渣口的刮板输送机排出。
5.根据权利要求1所述的两次生物酶软化脱木素结合机械法制浆工艺，其特征在于：步骤2）第一次生物酶软化预浸工序在预浸设备中完成，预浸设备包括顺次连接的五个螺旋式预浸器，预浸设备长9～11m，预浸设备直径1m，料在预浸设备中的行进速度为0.5～4米/分钟，每个螺旋式预浸器均通入蒸汽以维持反应温度40～60℃，复合渗透软化剂、水以及复合生物酶制剂均经由计量装置后进入预浸设备。
6.根据权利要求5所述的两次生物酶软化脱木素结合机械法制浆工艺，其特征在于：备料后的料进入第一螺旋输送机，料经第一螺旋输送机的出料口并通过销鼓计量器进入第二螺旋输送机，料经第二螺旋输送机的出料口并通过螺旋喂料器进入预浸设备。
7.根据权利要求1所述的两次生物酶软化脱木素结合机械法制浆工艺，其特征在于：步骤3）分丝工序具体为：浆料进入空气能无重力搓磨分丝机或者双螺旋搓磨分丝机进行搓磨分丝软化处理。
8.根据权利要求1所述的两次生物酶软化脱木素结合机械法制浆工艺，其特征在于：含有复合生物酶制剂的制浆水和洗浆废水，通过沉降杂质处理后回用到预浸工序。
9.根据权利要求3或4所述的两次生物酶软化脱木素结合机械法制浆工艺，其特征在于：水力碎草机的水源自步骤5）成浆的精洗工序的白水。
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