CN110747673A - 一种Bi/Mo/Co2O4/CO2催化净化制浆竹片表层Si杂质的方法 - Google Patents

一种Bi/Mo/Co2O4/CO2催化净化制浆竹片表层Si杂质的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了Bi/Mo/Co2O4/CO2催化净化制浆竹片表层Si杂质的方法，依次包括下述步骤：Bi/Mo/Co2O4催化剂制备；竹片备料，将浆用竹材制成制浆竹片，洗涤除去杂质及尘埃；配制Bi/Mo/Co2O4催化净化处理溶液；将制浆竹片浸入净化处理溶液中，通入锅炉经净化处理的烟气CO2，保持净化处理温度50～80℃，处理时间2～4h；竹片过滤、洗涤除去净化处理溶液后即可用于制浆，竹片表层Si杂质的去除率≥90%。本发明可以低成本、高效的去除制浆竹片表层的Si杂质，有利于减少竹浆生产和碱回收过程中的“硅干扰”，进而提高竹浆产量、质量和降低生产成本。

Description

一种Bi/Mo/Co2O4/CO2催化净化制浆竹片表层Si杂质的方法
技术领域
本发明涉及催化净化制浆竹片表层Si杂质的方法，属于制浆造纸技术领域。
背景技术
制浆造纸工业是中国乃至世界经济的重要支柱产业之一，在我国经济飞速发展的同时，对纸的需求量会迅速不断的增加。由于在我国森林资源比较短缺和森林保护系列相关的法律政策的不断完善，以及造纸产业链中的废纸回收利用率比较低，木材资源的缺口很大程度上只能依靠进口来弥补，国家不得不花费大量的资金进口木材和木浆。竹林在我国被称为“第二森林”，占世界竹林面积的31.82％。中国是利用竹材造纸最早的国家，已有1700多年的历史。全球约有1200余种竹，中国约有39属600余种。竹浆造纸是我国林浆纸一体化发展战略的重要组成部分。然而，竹作为一种在我国分布广泛的植物自然资源，具有分布广、适应性强、生长快、成才早、经济价值高等特点，一次造林成功后，经过3～5年就可以年年砍伐，且持续几十年以致上百年。竹材的纤维素含量在40％～60％，其优良的制浆性能可与部分木材纤维比美，这些使其成为一种优良的非木材类造纸原材料。虽然竹材原料其木素含量介于针叶木和阔叶木之间，但竹材原料中硅的含量0.44％～2.43％，远远高于木材原料的0.0158％～0.0358％。在碱法制浆过程中形成Na2SiO3，溶于碱法废液中，大量的Na2SiO3使废液粘度升高，废液提取率降低，对废液的蒸发、燃烧、苛化、白泥回收等过程都带来了“硅干扰”。硅干扰是长期制约我国竹浆废液碱回收的重要因素。
竹类原料的硅主要分布在外表面层，且多以单质的形式存在，以SiO2或复盐形式存在的仅是少量，这部分硅的稳定性也较差，在温和的条件下即可溶出。本技术发明在重量比热敏催化剂Bi/Mo/Co2O4：H2O＝1：1000的催化净化处理溶液中，通入锅炉经净化处理的烟气CO2，保持净化处理温度50～80℃，处理时间2～4h，制浆竹片表层Si杂质的去除率≥90％。Bi/Mo/Co2O4/CO2催化表层Si杂质净化体系中的Bi/Mo/Co2O4可产生热电子-空穴对，即催化剂价带上的电子被激发跃迁到导带，在价带上产生相应的空穴，而空穴将其表面吸附的OH-和H2O氧化成羟基自由基(HO·)，同时被激发的电子与O2结合成超氧阴离子自由基(·O2 -)，最终羟基自由基和超氧阴离子自由基将制浆竹片表层与单质Si、SiO2等硅杂质结合的糖类、脂类、树脂酸、脂肪酸等氧化为CO2、H2O等小分子物质，单质Si、SiO2等游离出来，与净化处理溶液中的CO2反应形成H4SiO3沉淀被分离出来。竹片过滤、洗涤除去净化处理溶液后即可用于制浆，竹片表层Si杂质的去除率≥90％。显著减少了竹浆生产和碱回收过程中的“硅干扰”，进而提高竹浆产量、质量和降低生产成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种催化净化制浆竹片表层Si杂质的方法，以低成本、高效的去除制浆竹片表层Si杂质，有利于减少竹浆生产和碱回收过程中的“硅干扰”，进而提高竹浆产量、质量和降低生产成本。
本发明的技术方案是：
一种Bi/Mo/Co2O4/CO2催化净化制浆竹片表层Si杂质的方法，依次包括以下步骤：
A、Bi/Mo/Co2O4催化剂制备；
B、竹片备料，将浆用竹材制成制浆竹片，洗涤除去杂质及尘埃；
C、配制Bi/Mo/Co2O4催化净化处理溶液；
D、将制浆竹片浸入净化处理溶液中，通入锅炉经净化处理的烟气CO2，保持净化处理温度50～80℃，处理时间2～4h；
E、竹片过滤、洗涤除去净化处理溶液后即可用于制浆，竹片表层Si杂质的去除率90％～95％。
本方法中，所述的Bi/Mo/Co2O4催化剂的制备，是将摩尔比为0.9﹕1：0.1的MoO3、Co3O4和Bi2O3混合磨匀后，磨细至60目，在马弗炉950～1450℃高温下处理2小时，冷却至室温；研磨至80目得到Bi/Mo/Co2O4催化剂；所述的竹片备料，是将浆用竹材制成制浆竹片，竹片的尺寸为长15～30mm、宽10～20mm、厚3～8mm，并对竹片进行高频振动筛选，用高压水喷淋洗涤除去杂质及尘埃；所述的配制Bi/Mo/Co2O4催化净化处理溶液，是根据需要按重量比Bi/Mo/Co2O4催化剂：H2O＝1：1000配制。经过本方法处理后，竹片表层Si杂质的去除率≥90％。
“硅干扰”是长期制约我国竹浆废液碱回收的重要因素。竹类原料的硅主要分布在外表面层，且多以单质的形式存在，以SiO2或复盐形式存在的仅是少量，这部分硅的稳定性也较差，在温和的条件下即可溶出。本技术发明在重量比热敏催化剂Bi/Mo/Co2O4：H2O＝1：1000的催化净化处理溶液中，通入锅炉经净化处理的烟气CO2，保持净化处理温度50～80℃，处理时间2～4h。Bi/Mo/Co2O4/CO2催化表层Si杂质净化体系中的Bi/Mo/Co2O4可产生热电子-空穴对，即催化剂价带上的电子被激发跃迁到导带，在价带上产生相应的空穴，而空穴将其表面吸附的OH-和H2O氧化成羟基自由基(HO·)，同时被激发的电子与O2结合成超氧阴离子自由基(·O2 -)，最终羟基自由基和超氧阴离子自由基将制浆竹片表层与单质Si、SiO2等硅杂质结合的糖类、脂类、树脂酸、脂肪酸等氧化为CO2、H2O等小分子物质，单质Si、SiO2等游离出来，与净化处理溶液中的CO2反应形成H4SiO3沉淀被分离出来，竹片表层Si杂质的去除率≥90％。显著减少了竹浆生产和碱回收过程中的“硅干扰”，进而提高竹浆产量、质量和降低生产成本。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1：①Bi/Mo/Co2O4催化剂制备，将摩尔比为0.9﹕1：0.1的MoO3、Co3O4和Bi2O3混合磨匀后，磨细至60目，在马弗炉950℃高温下处理2小时，冷却至室温；研磨至80目得到Bi/Mo/Co2O4催化剂；②竹片备料，将浆用竹材制成制浆竹片，竹片的尺寸为长15mm、宽10mm、厚8mm，并对竹片进行高频振动筛选，用高压水喷淋洗涤除去杂质及尘埃；③配制Bi/Mo/Co2O4催化净化处理溶液，根据需要按重量比Bi/Mo/Co2O4催化剂：H2O＝1：1000配制；④将制浆竹片浸入净化处理溶液中，通入锅炉经净化处理的烟气CO2，保持净化处理温度80℃，处理时间2h；⑤竹片过滤、洗涤除去净化处理溶液后即可用于制浆，竹片表层Si杂质的去除率90％。
实施例2：①Bi/Mo/Co2O4催化剂制备，将摩尔比为0.9﹕1：0.1的MoO3、Co3O4和Bi2O3混合磨匀后，磨细至60目，在马弗炉1450℃高温下处理2小时，冷却至室温；研磨至80目得到Bi/Mo/Co2O4催化剂；②竹片备料，将浆用竹材制成制浆竹片，竹片的尺寸为长30mm、宽20mm、厚3mm，并对竹片进行高频振动筛选，用高压水喷淋洗涤除去杂质及尘埃；③配制Bi/Mo/Co2O4催化净化处理溶液，根据需要按重量比Bi/Mo/Co2O4催化剂：H2O＝1：1000配制；④将制浆竹片浸入净化处理溶液中，通入锅炉经净化处理的烟气CO2，保持净化处理温度50℃，处理时间4h；⑤竹片过滤、洗涤除去净化处理溶液后即可用于制浆，竹片表层Si杂质的去除率95％。
实施例3：①Bi/Mo/Co2O4催化剂制备，将摩尔比为0.9﹕1：0.1的MoO3、Co3O4和Bi2O3混合磨匀后，磨细至60目，在马弗炉1250℃高温下处理2小时，冷却至室温；研磨至80目得到Bi/Mo/Co2O4催化剂；②竹片备料，将浆用竹材制成制浆竹片，竹片的尺寸为长20mm、宽15mm、厚5mm，并对竹片进行高频振动筛选，用高压水喷淋洗涤除去杂质及尘埃；③配制Bi/Mo/Co2O4催化净化处理溶液，根据需要按重量比Bi/Mo/Co2O4催化剂：H2O＝1：1000配制；④将制浆竹片浸入净化处理溶液中，通入锅炉经净化处理的烟气CO2，保持净化处理温度60℃，处理时间3h；⑤竹片过滤、洗涤除去净化处理溶液后即可用于制浆，竹片表层Si杂质的去除率93％。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种Bi/Mo/Co2O4/CO2催化净化制浆竹片表层Si杂质的方法，其特征在于，依次包括以下步骤：
A、Bi/Mo/Co2O4催化剂制备；
B、竹片备料，将浆用竹材制成制浆竹片，洗涤除去杂质及尘埃；
C、配制Bi/Mo/Co2O4催化净化处理溶液；
D、将制浆竹片浸入净化处理溶液中，通入锅炉经净化处理的烟气CO2，保持净化处理温度50～80℃，处理时间2～4h；
E、竹片过滤、洗涤除去净化处理溶液后即可。
2.根据权利要求1所述的Bi/Mo/Co2O4催化净化制浆竹片表层Si杂质的方法，其特征在于，步骤A中Bi/Mo/Co2O4催化剂的制备，是将摩尔比为0.9﹕1：0.1的MoO3、Co3O4和Bi2O3混合磨匀后，磨细至60目，在马弗炉950～1450℃高温下处理2小时，冷却至室温；研磨至80目得到的。
3.根据权利要求1所述的Bi/Mo/Co2O4催化净化制浆竹片表层Si杂质的方法，其特征在于，步骤B中的竹片备料，是将浆用竹材制成制浆竹片，竹片的尺寸为长15～30mm、宽10～20mm、厚3～8mm，并对竹片进行高频振动筛选，用高压水喷淋洗涤除去杂质及尘埃后得到的。
4.根据权利要求1所述的Bi/Mo/Co2O4催化净化制浆竹片表层Si杂质的方法，其特征在于，步骤C中配制Bi/Mo/Co2O4催化净化处理溶液，根据需要按重量比Bi/Mo/Co2O4催化剂：H2O＝1：1000配制。
5.根据权利要求1所述的Bi/Mo/Co2O4催化净化制浆竹片表层Si杂质的方法，其特征在于，竹片表层Si杂质的去除率90%～95%。
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