CN110656525A - 一种生物酶与碱协同制备化机浆的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种生物酶与碱协同制备化机浆的生产方法，该生产方法具体包括原料预处理、生物酶处理、一次挤压疏解、二次挤压疏解、药液浸渍、漂白步骤。本发明利用本工艺产生的废水对木片进行预处理，结合生物酶的处理，既充分利用残余化学品，又减少了废水排放，后续漂白过程氢氧化钠及过氧化物的用量也大大减少，具有环保与现实的双重意义。采用本发明的生产工艺制备的化机浆，成浆质量好，浆料ISO白度达到82.97‑85.36，同时浆料撕裂指数达到4.24‑4.35N▪mm2/g，抗张强度达到27.8‑29.1 N▪m/g，纸浆纤维结合牢固。

Description

一种生物酶与碱协同制备化机浆的生产方法
技术领域
本发明属于制浆造纸领域，具体涉及一种生物酶与碱协同制备化机浆的生产方法。
背景技术
随着我国造纸工业的快速发展，纸张总产量的迅速增长，造纸原料的供给不足已成为制约我国造纸工业发展的重要因素。随着我国经济进一步增长，人们生活水平不断提高，人们对纸品的需求也不断增长，仅靠优质木材原料已远远不能满足市场的需求。
化机浆具有高松厚度、挺度好等优点，同时较高的纤维含量使其具有独特性能，使得化机浆在造纸领域应用越来越广。近年来，生物酶技术在造纸工业中得到广泛应用，使用生物酶处理可以减少制浆造纸过程对环境的污染，改进产品性能，具有环保与现实的双重价值。
CN108374292A提供一种利用特效复合生物酶制剂制备化机浆的生产工艺，其特制的生物酶制剂是由谷氨酸脱氢酶、柠檬酸合成酶、枯草芽孢杆菌冻干粉、醋酸杆菌冻干粉、有机酸营养液和水组成，在木片搓丝时分两次加入生物酶，但是该酶解反应温度达到80℃左右，化机浆制浆系统温度较高，且伴随着搅拌剪切过程，生物酶利用效率并不高，制浆阻力大能耗高。
CN105155322A提供一种以生物酶预处理+碱法稻草制浆生产本色生活用纸的方法，其通过对稻草原料先进行生物酶预处理，再加入低于普通蒸煮的碱量制浆，但是针对具体的生物酶成分并未公开，在50℃下的酶处理时间长达50h，蒸煮用碱量为8%，但是该浆是为了专门制造本色生活用纸，无需脱除木素等成分亦不经过漂白处理，必然会减少用碱量，但其制得的浆料强度低，纸质脆。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，对现有工艺进行进一步优化，本发明提供一种一种生物酶与碱协同制备化机浆的生产方法，以实现以下发明目的：
（1）提高纸浆强度、提高纸浆白度
（2）降低化机浆制浆能耗
（3）降低化学品用量
为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种生物酶与碱协同制备化机浆的生产方法，包括原料预处理、生物酶处理、预蒸、一次挤压疏解、一次药液浸渍、二次挤压疏解、二次药液浸渍、高浓磨浆、旋风分离、漂白、压榨脱水、消潜处理、低浓研磨；
所述原料预处理，是采用洗浆水软化处理，处理温度为50-70℃，处理时间为30-35min；后加水洗涤后进入调浓槽经斜螺旋脱水，控制木片水分为40-42％；
所述洗浆水，为该工艺压榨脱水步骤得到的废水，pH为9-10，其中过氧化氢的含量为0.8-0.9%；
所述生物酶处理，碱性生物复合酶的组成包括木聚糖酶、纤维素酶和果胶酶，木聚糖酶、纤维素酶和果胶酶质量比为4:3.5-4:2-2.5；处理温度为35-40℃，处理时间为60-70min；
所述预蒸，预蒸温度控制在85-87℃，预蒸时间15min，NaOH溶液的加入量为对绝干木片重量的0.5-0.6％；
所述一次挤压疏解，加入一次疏解剂，温度控制在70-75℃，反应3min；
所述一次疏解剂，由促进剂、MgO、H2O2、NaOH、DTPA、Na2SiO3、MgSO4组成；
所述促进剂，由十二烷基硫酸钠、聚乙二醇与二溴化铜组成，三者混合质量比为8:1.5-2:0.2-0.3；
所述促进剂用量为对绝干木片重量的0.1-0.15％；MgO用量为对绝干木片重量的0.1-0.12%；H2O2用量为对绝干木片重的1.5-1.8％；NaOH用量为对绝干木片重量的3.8-4.0％；DTPA用量为对绝干木片重量的0.2-0.25％；Na2SiO3用量为对绝干木片重量的4-4.5％；MgSO4用量为对绝干木片重量的0.08-0.1％；
所述一次药液浸渍，室温下浸渍10-30min；药液的组成包括亚硫酸铵与焦硫酸钾，两者混合比例1:1，药液质量浓度为6-9%；
所述二次挤压疏解，加入二次疏解剂，疏解温度控制在70-72℃，反应3min；
所述二次疏解剂，由稳定剂、H2O2、NaOH、DTPA组成；
所述稳定剂，由三羟甲基丙烷与单十二烷基磷酸酯钾组成,两者混合比例为1：0.5-0.7；
所述稳定剂用量为对绝干木片重量的0.13-0.15％；H2O2用量为对绝干木片重量的3.0-3.5％；NaOH用量为对绝干木片重量的3.0-3.5％；DTPA用量为对绝干木片重量的0.25-0.28％；
所述高浓磨浆，温度控制在110-120℃，磨浆压力控制在1.0-1.1kg/cm2，磨浆浓度控制在35-40％，浆料游离度控制在150-180CSF；
所述旋风分离，旋风分离完成后，加水稀释至浆料浓度20-25％；
所述漂白，漂白塔中加入漂白剂，漂白温度为90-100℃，漂白50-60min；
所述漂白剂，由二氧化硫脲、三聚氰胺、H2O2、NaOH、DTPA组成；
所述二氧化硫脲用量为对绝干浆料重量0.3-0.35％；三聚氰胺用量为对绝干浆料重量0.12-0.15％；H2O2用量为对绝干浆料重量的1.5-1.8％；NaOH用量为对绝干浆料重量的0.8-1.1％；DTPA用量为对绝干浆料重量的0.15-0.2％；
所述压榨脱水，将漂白后的浆料加水进行稀释，浆料浓度控制在10-12％，稀释后进行压榨脱水，浆料浓度控制在3-5％；
所述消潜处理，温度控制在60℃，消潜60-70min；
所述低浓磨浆，磨浆浓度3-5％，成浆游离度80-90CSF，低浓磨浆完成后，加水稀释，浆料浓度为1.5-2％。
本发明利用洗浆水对木片进行预处理，并在化机浆制浆系统前端进行生物酶处理，通过这种方式使木质结构疏松，木素、果胶等更多的暴露出来，提高漂白剂与木素接触面积，结合后续疏解挤压、药液浸渍、漂白、压榨脱水、研磨等过程工艺控制参数的调整，不仅有利于漂白，降低了漂白剂的用量，降低了磨浆能耗，而且还使纸浆强度更高，纤维结合牢固，具有重要的使用价值。
采用上述技术方案，本发明的有益效果为：
1、采用本发明生物酶与碱协同制备化机浆的生产方法制备的化机浆，成浆质量好，浆料ISO白度达到82.97-85.36，同时，浆料撕裂指数达到4.24-4.35N▪mm2/g，抗张强度达到27.8-29.1 N▪m/g；
2、采用本发明生物酶与碱协同制备化机浆的生产方法制备的化机浆，耐折度达到43-46次，纸浆强韧且纤维结合牢固；
3、采用本发明生物酶与碱协同制备化机浆的生产方法，有效溶出木素、果胶等成分，可降低磨浆能耗到650-700kwh，相比现有技术吨浆能耗降低100kwh以上；
4、采用本发明生物酶与碱协同制备化机浆的生产方法，可降低酶解反应温度至35-40℃，缩短酶处理时间至60-70min，反应条件温和；
5、采用本发明生物酶与碱协同制备化机浆的生产方法，可降低H202、NaOH等化学品的用量，减少系统中阴离子垃圾，减少了含碱废水量，进一步节约生产成本。
6、采用本发明生物酶与碱协同制备化机浆的生产方法，可回收利用工艺本身产生的洗浆水，废物回收利用，变废为宝。
具体实施方式：
下面结合具体的实施例，进一步阐述本发明。
实施例1 一种生物酶与碱协同制备化机浆的生产方法
（1）原料预处理：将杨木片加入洗浆水进行浸泡软化，将在木片在上料槽中通过喷淋的方式加入洗浆水润湿，温度为50-70℃，处理时间为30min；
所述洗浆水，为该工艺压榨脱水步骤得到的废水，pH为9-10，其中过氧化氢的含量为0.8-0.9%；
（2）生物酶处理：将预处理后的木片进入碱性生物酶储存槽中处理，处理温度为40℃，处理时间为60min，加水洗涤后进入调浓槽经斜螺旋脱水，将木片水分控制在40％；
所述碱性生物复合酶，按重量配比计，组成包括：木聚糖酶40％、纤维素酶40%、果胶酶20%；
（3）预蒸：预蒸仓中，加入浓度为30％、以对绝干木片重量为0.5％的NaOH，混合均匀，温度控制在85℃，预蒸15min；
（4）一次挤压疏解：将预蒸后的木片加入清水，液比为1∶2.5，混合均匀后，再分别加入：磨浆促进剂，用量为以对绝干木片重量0.2％；H2O2，用量为以对绝干木片重量1.5％；NaOH，用量为以对绝干木片重量4％；DTPA，用量为以对绝干木片重量0.2％；Na2SiO3，用量为以对绝干木片重量4％；MgSO4，用量为以对绝干木片重量0.08％；温度控制在70℃，反应3min；
（5）一次药液浸渍：将一次挤压疏解后的木片转入1#反应仓，浸渍10min；
（6）二次挤压疏解：将一次药液浸渍后的木片，分别加入磨浆促进剂，用量：对绝干木片重量0.2％；H2O2，用量：对绝干木片重量3.5％；NaOH，用量：对绝干木片重量3.5％；DTPA，用量：对绝干木片重量0.25％；Na2SiO3，用量：对绝干木片重量2.5％；MgSO4，用量：对绝干木片重量0.1％；温度控制在70℃，反应3min；
（7）二次药液浸渍：将二次挤压疏解后的木片转入2#反应仓，浸渍10min；
（8）高浓磨浆：将二次药液浸渍后的木片转入高浓磨浆机，加入H2O2，其用量：对绝干木片重量1％，温度控制在110℃，进行高浓磨浆，磨浆压力控制在1.0kg/cm2，磨浆浓度控制在35％，浆料游离度控制在150CSF；
（9）旋风分离：将高浓磨后的浆料转入旋风分离器，分别加入：H2O2，用量为对绝干浆料重量2％；NaOH，用量为对绝干浆料重量1.0％；DTPA，用量为对绝干浆料重量0.15％；Na2SiO3，用量为对绝干浆料重量0.2％；MgSO4，用量为对绝干木片重量0.05％，旋风分离完成后，加水进行稀释，浆料浓度在20％，稀释后，转入漂白塔；
（10）漂白：漂白塔中，温度控制在99℃，漂白50min；
（11）压榨脱水：将漂白后的浆料，加水进行稀释，浆料浓度控制在10％，稀释后，进行压榨脱水，再加水稀释，浆料浓度控制在5％；
（12）消潜处理：将压榨脱水后的浆料，转入消潜池，浆料浓度控制在3％，温度控制在60℃，消潜60min；
（13）低浓磨浆：将消潜处理后的浆料，转入低浓磨浆机后，磨浆浓度控制在3％，成浆游离度控制在80CSF，低浓磨浆完成后，进入过渡浆池，加水稀释，浆料浓度控制在2％；
（14）筛选：将低浓磨浆后的浆料，经压力筛，筛选；
（15）过滤浓缩：将筛选后的浆料，转入圆盘过滤机，进行过滤浓缩，浆料浓度控制在8％；
（16）挤浆浓缩：将过滤浓缩后的浆料，转入双辊挤浆机，进行挤浆浓缩，浆料浓度浓缩至20％，制得成品浆料。
采用实施例1的工艺制备的化机浆，其指标如下表：
实施例2一种生物酶与碱协同制备化机浆的生产方法
（1）原料预处理：将杨木片加入洗浆水进行浸泡软化，将在木片在上料槽中通过喷淋的方式加入洗浆水润湿，温度为55℃，处理时间为35min；
所述洗浆水，为该工艺压榨脱水步骤得到的废水，pH为9.2，其中过氧化氢的含量为0.85%；
（2）生物酶处理：预处理后的木片进入碱性生物酶储存槽中处理，处理温度为35℃，处理时间为70min，加水洗涤后进入调浓槽经斜螺旋脱水，控制木片水分40％；
所述碱性生物复合酶，按重量配比计，组成包括：木聚糖酶40％、纤维素酶40%、果胶酶20%；
（3）预蒸：预蒸仓中，加入质量浓度30%的NaOH溶液进行预蒸，预蒸温度控制在85℃，预蒸时间15min；
所述NaOH溶液的加入量为对绝干木片重量的0.5％；
（4）一次挤压疏解：将预蒸后的木片加水溶解，固液比为1∶3，搅拌混合均匀后，加入一次疏解剂，温度控制在70℃，反应3min；
所述一次疏解剂，由促进剂、MgO、H2O2、NaOH、DTPA、Na2SiO3、MgSO4组成；
所述促进剂，由十二烷基硫酸钠、聚乙二醇与二溴化铜组成，三者混合质量比为8:1.5:0.2；
所述促进剂用量为对绝干木片重量的0.1％；MgO用量为对绝干木片重量的0.1%；H2O2用量为对绝干木片重的1.5％；NaOH用量为对绝干木片重量的4.0％；DTPA用量为对绝干木片重量的0.2％；Na2SiO3用量为对绝干木片重量的4％；MgSO4用量为对绝干木片重量的0.08％；
（5）一次药液浸渍：将一次挤压疏解后的木片转入1#反应仓，室温下浸渍10min；
所述药液的组成包括亚硫酸铵与焦硫酸钾，两者混合比例1:1，药液质量浓度为6%；
（6）二次挤压疏解：将一次药液浸渍后的木片，再次投入挤压疏解机，加入二次疏解剂，疏解温度控制在70℃，反应3min；
所述二次疏解剂，由稳定剂、H2O2、NaOH、DTPA组成；
所述稳定剂，由三羟甲基丙烷与单十二烷基磷酸酯钾组成,两者混合比例为1：0.5；
所述稳定剂用量为对绝干木片重量的0.13％；H2O2用量为对绝干木片重量的3.5％；NaOH用量为对绝干木片重量的3.5％；DTPA用量为对绝干木片重量的0.25％；
（7）二次药液浸渍：将二次挤压疏解后的木片转入2#反应仓，室温下再次浸渍10min；
（8）高浓磨浆：将二次药液浸渍后的木片转入高浓磨浆机进行高浓磨浆，温度控制在110-120℃，磨浆压力控制在1.0-1.1kg/cm2，磨浆浓度控制在25-30％，浆料游离度控制在150CSF；
（9）旋风分离：将高浓磨后的浆料转入旋风分离器，旋风分离完成后，加水稀释至浆料浓度20-25％，后转入漂白塔；
（10）漂白：漂白塔中加入漂白剂，温度控制在90℃，漂白50min；
所述漂白剂，由二氧化硫脲、三聚氰胺、H2O2、NaOH、DTPA组成；
所述二氧化硫脲用量为对绝干浆料重量0.3％；三聚氰胺用量为对绝干浆料重量0.12％；H2O2用量为对绝干浆料重量的1.5％；NaOH用量为对绝干浆料重量的0.8％；DTPA用量为对绝干浆料重量的0.15％；
（11）压榨脱水：将漂白后的浆料加水进行稀释，浆料浓度控制在10％，稀释后进行压榨脱水，浆料浓度控制在3％；
（12）消潜处理：将压榨脱水后的浆料，转入消潜池，浆料浓度控制在3％，温度控制在60℃，消潜60min；
（13）低浓磨浆：将消潜处理后的浆料，转入低浓磨浆机后，磨浆浓度控制在3％，成浆游离度控制在80CSF，低浓磨浆完成后，进入过渡浆池，加水稀释，浆料浓度控制在2％；
（14）筛选：将低浓磨浆后的浆料，经压力筛，筛选；
（15）过滤浓缩：将筛选后的浆料，转入圆盘过滤机，进行过滤浓缩，浆料浓度控制在8％；
（16）挤浆浓缩：将过滤浓缩后的浆料，转入双辊挤浆机进行挤浆浓缩，制得成品浆料。
采用实施例2的工艺制备的化机浆，其指标如下表：
实施例3一种生物酶与碱协同制备化机浆的生产方法
（1）原料预处理：将杨木片加入洗浆水进行浸泡软化，将在木片在上料槽中通过喷淋的方式加入洗浆水润湿，温度为70℃，处理时间为35min；
所述洗浆水，为该工艺压榨脱水步骤得到的废水，pH为9.9，其中过氧化氢的含量为0.9%；
（2）生物酶处理：预处理后的木片进入碱性生物酶储存槽中处理，处理温度为40℃，处理时间为60min，加水洗涤后进入调浓槽经斜螺旋脱水，控制木片水分为42％；
所述碱性生物复合酶，按重量配比计，组成包括：木聚糖酶40％、纤维素酶35%、果胶酶25%；
（3）预蒸：预蒸仓中，加入质量浓度30%的NaOH溶液进行预蒸，预蒸温度控制在87℃，预蒸时间15min；
所述NaOH溶液的加入量为对绝干木片重量的0.6％；
（4）一次挤压疏解：将预蒸后的木片加水溶解，固液比为1∶4，搅拌混合均匀后，加入一次疏解剂，温度控制在70℃，反应3min；
所述一次疏解剂，由促进剂、MgO、H2O2、NaOH、DTPA、Na2SiO3、MgSO4组成；
所述促进剂，由十二烷基硫酸钠、聚乙二醇与二溴化铜组成，三者混合质量比为8:2:0.3；
所述促进剂用量为对绝干木片重量的0.15％；MgO用量为对绝干木片重量的0.12%；H2O2用量为对绝干木片重的1.8％；NaOH用量为对绝干木片重量的3.8％；DTPA用量为对绝干木片重量的0.25％；Na2SiO3用量为对绝干木片重量的4.5％；MgSO4用量为对绝干木片重量的0.1％；
（5）一次药液浸渍：将一次挤压疏解后的木片转入1#反应仓，室温下浸渍10min；
所述药液的组成包括亚硫酸铵与焦硫酸钾，两者混合比例1:1，药液质量浓度为8%；
（6）二次挤压疏解：将一次药液浸渍后的木片，再次投入挤压疏解机，加入二次疏解剂，疏解温度控制在70℃，反应3min；
所述二次疏解剂，由稳定剂、H2O2、NaOH、DTPA组成；
所述稳定剂，由三羟甲基丙烷与单十二烷基磷酸酯钾组成,两者混合比例为1： 0.7；
所述稳定剂用量为对绝干木片重量的0.15％；H2O2用量为对绝干木片重量的3.0％；NaOH用量为对绝干木片重量的3.0％；DTPA用量为对绝干木片重量的0.28％；
（7）二次药液浸渍：将二次挤压疏解后的木片转入2#反应仓，室温下再次浸渍10min；
（8）高浓磨浆：将二次药液浸渍后的木片转入高浓磨浆机进行高浓磨浆，温度控制在110℃，磨浆压力控制在1.1kg/cm2，磨浆浓度控制在39％，浆料游离度控制在180CSF；
（9）旋风分离：将高浓磨后的浆料转入旋风分离器，旋风分离完成后，加水稀释至浆料浓度25％，后转入漂白塔；
（10）漂白：漂白塔中加入漂白剂，温度控制在100℃，漂白50min；
所述漂白剂，由二氧化硫脲、三聚氰胺、H2O2、NaOH、DTPA组成；
所述二氧化硫脲用量为对绝干浆料重量0.35％；三聚氰胺用量为对绝干浆料重量0.12％；H2O2用量为对绝干浆料重量的1.8％；NaOH用量为对绝干浆料重量的0.8％；DTPA用量为对绝干浆料重量的0.2％；
（11）压榨脱水：将漂白后的浆料加水进行稀释，浆料浓度控制在12％，稀释后进行压榨脱水，浆料浓度控制在5％；
（12）消潜处理：将压榨脱水后的浆料，转入消潜池，浆料浓度控制在3％，温度控制在60℃，消潜60min；
（13）低浓磨浆：将消潜处理后的浆料，转入低浓磨浆机后，磨浆浓度控制在3％，成浆游离度控制在80CSF，低浓磨浆完成后，进入过渡浆池，加水稀释，浆料浓度控制在2％；
（14）筛选：将低浓磨浆后的浆料，经压力筛，筛选；
（15）过滤浓缩：将筛选后的浆料，转入圆盘过滤机，进行过滤浓缩，浆料浓度控制在8％；
（16）挤浆浓缩：将过滤浓缩后的浆料，转入双辊挤浆机进行挤浆浓缩，制得成品浆料。
采用实施例3的工艺制备的化机浆，其指标如下表：
Figure 99937DEST_PATH_IMAGE004
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种生物酶与碱协同制备化机浆的生产方法，其特征在于，包括原料预处理、生物酶处理、一次挤压疏解、二次挤压疏解、药液浸渍、漂白步骤。
2.根据权利要求1所述生产方法，其特征在于，所述原料预处理，是采用洗浆水软化处理，处理温度为50-70℃；所述洗浆水，pH为9-10，其中过氧化氢的含量为0.8-0.9%。
3.根据权利要求1所述生产方法，其特征在于，所述生物酶处理，处理温度为35-40℃，处理时间为60-70min；所述生物酶由木聚糖酶、纤维素酶和果胶酶组成，木聚糖酶、纤维素酶和果胶酶质量比为4:3.5-4:2-2.5。
4.根据权利要求1所述生产方法，其特征在于，所述一次挤压疏解，H2O2用量为对绝干木片重量的1.5-1.8%，NaOH用量为对绝干木片重量的3.8-4.0%。
5.根据权利要求1所述生产方法，其特征在于，所述二次挤压疏解，H2O2用量为对绝干木片重量的3.0-3.5%，NaOH用量为对绝干木片重量的3.0-3.5%。
6.根据权利要求1所述生产方法，其特征在于，所述一次挤压疏解，还需加入促进剂，所述促进剂由十二烷基硫酸钠、聚乙二醇与二溴化铜组成，十二烷基硫酸钠、聚乙二醇与二溴化铜三者混合质量比为8:1.5-2:0.2-0.3；促进剂用量为对绝干木片重量的0.1-0.15％。
7.根据权利要求1所述生产方法，其特征在于，所述二次挤压疏解，还需加入稳定剂，所述稳定剂，由三羟甲基丙烷与单十二烷基磷酸酯钾组成，两者混合比例为1：0.5-0.7；稳定剂用量为对绝干木片重量的0.13-0.15％。
8.根据权利要求1所述生产方法，其特征在于，所述药液浸渍，药液的组成包括亚硫酸铵与焦硫酸钾，两者混合比例1:1，药液质量浓度为6-9%。
9.根据权利要求1所述生产方法，其特征在于，所述漂白，漂白剂的组成包括二氧化硫脲、三聚氰胺、H2O2、NaOH、DTPA；所述二氧化硫脲用量为对绝干浆料重量0.3-0.35％；三聚氰胺用量为对绝干浆料重量0.12-0.15％；H2O2用量为对绝干浆料重量的1.5-1.8％；NaOH用量为对绝干浆料重量的0.8-1.1％；DTPA用量为对绝干浆料重量的0.15-0.2％。
10.根据权利要求1所述生产方法，其特征在于，制得化机浆浆料ISO白度达到82.97-85.36，浆料抗张强度达到27.8-29.1 N▪m/g。
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