CN106283788B - 一种针对以非木材原料的化学生物制浆方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种针对以非木材原料的化学生物制浆方法，包括步骤：将蒸煮液加入反应器中，所述蒸煮液为水、甲醇、乙酸按照1:1:1‑1:4:4（V/V）配置而成；将原料加入反应器，加热蒸煮后，静置降温；第一浸泡工艺：过滤后洗涤，之后与微生物混合液混合，进行第一次浸泡；所述微生物混合液中含有漆酶和锰过氧化物酶；第二浸泡工艺：加入浸泡液，洗涤后进入磨浆机。本发明与传统造纸减法酸法蒸煮工艺相比可以大幅减少废液污染，并进一步降低原料卡伯值。

Description

一种针对以非木材原料的化学生物制浆方法
技术领域
本发明涉及一种化学生物制浆方法，特别指一种针对以非木材原料特别是禾本科植物为原料纸浆生产过程中的化学生物制浆方法。
背景技术
中国是造纸大国，2015年，纸张总产量达到6500万吨，需求量为8000万吨，需求缺口要超过1500万吨。中国是全世界非木浆的主要生产国，非木纸浆在原生纸浆中比率占85％，在总用浆中超过50％以上。
造纸工业是污染源中的大户，而制浆又是污染的重中之重。制浆工段是造纸工业的第一道工序，目前全球范围内基本上都是采用化学制浆或化学机械浆法，主要是碱法、亚硫酸铵法等，这几种传统制浆技术在制浆蒸煮过程中均有大量的黑液排出在生产过程中产生大量的废液，严重地污染着环境。随着环境保护要求日益严格，由于传统制浆造纸工业废水含有高毒性和强致癌性物质，需要大力投入污染治理，降低了企业产品的市场竞争能力。因此有必要对传统工艺进行改进，提高制浆工艺的环境友好性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种以非木材植物特别是禾本科植物为原料生产纸浆过程中的制浆方法，用本制浆方法进行制浆生产具有低污染、低能耗、环境友好等特点。
本发明要解决的技术问题由如下方案来实现：
一种针对以非木材原料的化学生物制浆方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）将蒸煮液加入反应器中，所述蒸煮液为水、甲醇、乙酸按照1:1:1-1:4:4（V/V）配置而成；
（2）将原料加入反应器，加热蒸煮后，静置降温；
（3）第一浸泡工艺：过滤后洗涤，之后与微生物混合液混合，进行第一次浸泡；所述微生物混合液中含有漆酶和锰过氧化物酶；
（4）第二浸泡工艺：加入浸泡液，洗涤后进入磨浆机；所述浸泡液为将NaOH、Na2SO3、Na2CO3与水按比例5-15%、2-18%、1-20%、47-92%（w/w）配制而成。
作为进一步优选的技术方案，所述微生物混合液的制备方法为：将微生物混合接种于马铃薯淀粉培养基，20-30℃培养72-168h，得到微生物混合液，所述微生物混合液含有降解木质素的酶，所述降解木质素的酶包括漆酶、锰过氧化物酶。
作为进一步优选的技术方案，步骤（2）中所述原料要求长度为5-10 mm。
作为进一步优选的技术方案，步骤（2）中蒸煮温度为100℃-150℃，蒸煮时间为20-60min。
作为进一步优选的技术方案，所述原料与蒸煮液混合比例为1:1-1:3(w/v)，原料与微生物混合液混合比例为1:1-1:5 (w/v)，原料与浸泡液比例为1:0.5-1:1(v/v)。
作为进一步优选的技术方案，所述第一浸泡工艺中浸泡时间为96-168h ，所述第二浸泡工艺中浸泡时间为12-36h。
本发明针对非木质原料化学生物制浆方法具有以下优点：
1）本发明属于环保型技术，增加水、甲醇、乙酸按比例配制的蒸煮液蒸煮工艺和微生物酶处理工艺后与传统造纸减法酸法蒸煮工艺相比可以进一步降低原料卡伯值以及大幅减少废液污染。
2）本发明即可作为独立工艺使用，也可作为传统造纸的工艺改进与传统方法联合使用，均可以达到节能、减排、降耗的效果。
根据国家标准（GB/T1603-2001）规定的卡帕值的测定方法及粗纤维含量测定方法，对该方法处理后的纸浆进行了测定。测定结果显示该方法有效降解了影响纸浆质量木质素的同时对纸浆的主要成分纤维素破坏很小。
附图说明
图1 是制浆方法流程图。
具体实施方式
针对非木材植物特别是禾本科植物为原料生产过程中的化学生物法制浆方法，其工艺具体如下：
蒸煮液：将水、甲醇、乙酸按一定的比例（1:1:1-1:4:4，v/v）配制成蒸煮液。
微生物混合液：将三联微生物混合接种于马铃薯淀粉培养基，20-30℃培养72-168h，得到微生物混合液（含有漆酶、锰过氧化物酶等降解木质素的酶）。
浸泡液：将NaOH，Na2SO3，Na2CO3与水按比例（5-15%，2-18%，1-20%，w/w）配制成浸泡液。
工艺流程：将蒸煮液后加入反应器中，按比例加入原料，原料要求长度小于等于5-10 mm，原料与预处理液的比例（1:1-1:3，w/v）。加热蒸煮（100℃-150℃，20-60min）后，静置降温，过滤，洗涤后与微生物混合液按比例（1:1-1:5，w/v）混合，浸泡96-168h，在按比例（1:0.5-1:1，v/v）加入浸泡液，浸泡12-36h，洗涤后进入磨浆机。
更具体的，以芦苇作为原料，将蒸煮液加入反应器中，按比例加入原料芦苇，原料要求长度小于等于5-10 mm，原料与预处理液的比例（1:1.5，w/v）。加热蒸煮（120℃，20min）后，静置降温，过滤，洗涤后与微生物混合液按比例（1:1，w/v）混合，浸泡96h，在按比例（1:0.5）加入浸泡液，浸泡26h，洗涤后进入磨浆机。采用上述方法后卡伯值从处理前56.06降至处理后的26.8，可有效降解原料中木质素。
2. 采用本工艺得到的制浆废液外观为浅黄色，测定pH在6-7之间，属于弱酸性。表1和表2为本实施例的方法与其他方法的对照实验数据，可见与传统造纸减法酸法蒸煮工艺相比，原料卡伯值以显著降低，且废液污染大幅减少。
表1.本发明的方法与其它工艺处理后芦苇卡伯值的比较
不同处理工艺 未经过水、甲醇、乙酸蒸煮 未经过微生物培养液浸泡 本发明
卡伯值 56.07 43.29 34.69
表2. 本发明的方法所得废液与其它工艺废液的比较
不同处理工艺废液 造纸厂 未经过蒸煮工艺的废液 本发明的废液
pH 14 11.5 6.7
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种针对以非木材原料的化学生物制浆方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)将蒸煮液加入反应器中，所述蒸煮液为水、甲醇、乙酸按照体积比1:1:1-1:4:4配置而成；
(2)将原料加入反应器，加热蒸煮后，静置降温；其中蒸煮温度为100℃-150℃，蒸煮时间为20-60min；
(3)第一浸泡工艺：过滤后洗涤，之后与微生物混合液混合，进行第一次浸泡；所述微生物混合液中含有漆酶和锰过氧化物酶；所述微生物混合液的制备方法为：将微生物混合接种于马铃薯淀粉培养基，20-30℃培养72-168h，得到微生物混合液，所述微生物混合液含有降解木质素的酶，所述降解木质素的酶包括漆酶、锰过氧化物酶；
(4)第二浸泡工艺：加入浸泡液，洗涤后进入磨浆机；所述浸泡液为将NaOH、Na2SO3、Na2CO3与水按质量比5-15％、2-18％、1-20％、47-92％配制而成。
2.根据权利要求1所述的一种针对以非木材原料的化学生物制浆方法，其特征在于，步骤(2)中所述原料要求长度为5-10mm。
3.根据权利要求1所述的一种针对以非木材原料的化学生物制浆方法，其特征在于，所述原料与蒸煮液按照质量体积比的混合比例为1:1-1:3，原料与微生物混合液按照质量体积比的混合比例为1:1-1:5，原料与浸泡液按照质量体积比的混合比例为1:0.5-1:1。
4.根据权利要求1所述的一种针对以非木材原料的化学生物制浆方法，其特征在于，所述第一浸泡工艺中浸泡时间为96-168h，所述第二浸泡工艺中浸泡时间为12-36h。
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