CN112593447A - 一种利用固体废物生产绒面纸的方法 - Google Patents

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CN112593447A CN202011424688.8A CN202011424688A CN112593447A CN 112593447 A CN112593447 A CN 112593447A CN 202011424688 A CN202011424688 A CN 202011424688A CN 112593447 A CN112593447 A CN 112593447A
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高婷
张兆其
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    • D21H13/00—Pulp or paper, comprising synthetic cellulose or non-cellulose fibres or web-forming material
    • D21H13/10—Organic non-cellulose fibres

Abstract

本发明属于固体废弃物资源化技术领域，涉及一种工业废弃物皮革废屑和农业废弃物秸秆资源化处理技术，具体涉及一种利用皮革废屑联合秸秆制备绒面纸的方法，包括以下步骤：S1：将废革屑浸水后用碱性溶液处理，经转鼓处理干燥，以提取胶原纤维，得到的胶原纤维用CaO进行分散；S2：将农业废弃物与NaOH、蒽醌混合，在160℃‑170℃下反应4‑5h，得到浆料；S3：将分散好的胶原纤维与浆料混合，进行抄片处理后干燥即可。本发明利用农业废弃物秸秆联合工业废弃物皮革废屑进行绒面纸生产，不仅解决了固体废弃物二次污染的问题，而且还会产生经济效益。

Description

一种利用固体废物生产绒面纸的方法
技术领域
本发明属于固体废弃物资源化技术领域，涉及一种工业废弃物皮革废屑和农业废弃物秸秆资源化处理技术，具体涉及一种利用皮革废屑联合秸秆制备绒面纸的方法。
背景技术
绒面纸是照相原纸的一种，根据表面结构的不同可分为表面光滑的大光纸、表面虽然光滑但无反光的无光纸、表面有微小凹凸的绒面纸和绸纹纸。按照行业标准(HG/T4358-2016)和照相原纸的国家标准(GB11541-89)，绒面纸需要达到一定的照相性能和物理性能。目前，国内对绒面纸的研究与应用相对较少，较多用于照相纸，国外对绒面照相纸的研究和应用也处于初步阶段，Rodrigo Papai等人对绒面相纸作为用于金属离子保留和激光诱导击穿光谱仪元素测定的低成本材料做了深入研究，认为绒面相纸是一种低成本的离子保留材料。
皮革行业涵盖了制革、制鞋、皮衣、皮件、毛皮及其制品等主体行业，以及皮革化工、皮革五金、皮革机械、辅料等配套行业。据报道，在传统的制革工业中，1吨盐湿皮仅能制造出约200千克的皮革，却要产生600千克以上的固体废弃物，而我国每年约产生140多万吨皮革固体废弃物，这些固体废弃物中除了有少量的毛发、肉渣等非胶原蛋白以外，大部分是原皮修边角料、灰皮片削皮屑等不含铬胶原和蓝革削匀、修边等产生的含铬胶原废弃物。在这些固体废弃物中，除少量的非胶原蛋白外，大约80％以上都是胶原蛋白构成的。胶原蛋白是宝贵的生物质资源和良好的功能性材料，它具有一定的机械性能、纤维的再形成性、生物可降解性，胶原蛋白的这些性能为它在造纸中的应用创造了条件。
废革屑的回收利用是一个古老的课题，1928年意大利早就用于人造革原料，但由于铬的危害使其的应用受到一定的局限。目前国外主要的应用领域是作肥料、生产无纺布、作人造革、或同其它的纤维湿合造复合材料等。随着环保条件要求的不断提高以及市场竟争的加剧，寻找合理有效的利用途径处理此皮革固态废弃物迫在眉睫。
生物质是一种通过大气、水、大地以及阳光产生的可以不断再生、永续利用的可持续性资源，如农业废弃物秸秆、林木杂草等。我国是一个耕地面积约亿亩的农业大国，潜在的生物质资源非常丰富，秸秆综合利用率还不很高，大量剩余秸秆被遗弃田间地头，全国各地露天焚烧稻秆现象十分普遍，直接焚烧不仅破坏环境浪费资源，而对生产生活也有很多危害。因此研究农业废弃物的综合利用是大势所趋，一方面可以减少增加利用减少石化能源的消耗，缓解能源危机的压力；另一方面也可以减少对环境的污染和破坏，符合可持续发展的目标。
以往绒面纸的生产原料为木浆，再加入一些化学助剂，不仅成本高，而且会对环境产生二次污染。如果能对这些固体废弃物加以合理应用于造纸，不仅可以减少对环境的污染，而且为造纸行业开辟新的原料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用秸秆联合皮革废屑制备绒面纸的方法，以克服现有技术存在的缺陷，本发明利用农业废弃物秸秆联合工业废弃物皮革废屑进行绒面纸生产，不仅解决了固体废弃物二次污染的问题，而且还会产生经济效益。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种利用固体废物生产绒面纸的方法，包括以下步骤；
S1：将废革屑浸水后，用碱性溶液在常温条件下处理，经转鼓处理干燥至含水量为30％，以提取胶原纤维，得到的胶原纤维用CaO进行分散；
S2：将农业秸秆废弃物与NaOH、蒽醌混合，在160℃-170℃下反应4-5h，得到的浆料洗涤后，疏解至无小块；
S3：将分散好的胶原纤维与步骤S2中的浆料混合，且胶原纤维的加入量为1％-9％，混合均匀的浆样进行抄片处理，再进行干燥。
优选地，S1中，所述碱性溶液为质量分数3％-5％NaOH溶液。
优选地，S1中，所述干燥是在60℃、通风风量15m3/h下进行。
优选地，S3中，所述抄片定量为140g/m2。
优选地，S3中，所述干燥是将纸样抄取器抄造的湿纸页在油压机中进行压榨处理，然后在温度为100℃、真空为0.1Mpa的条件下干燥5min。
优选地，S2中，以农业秸秆废弃物的总质量计，加入质量分数10％NaOH及质量分数0.05％蒽醌。
优选地，S2中，所述农业秸秆废弃物为小麦秸秆。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、将废革屑中的胶原纤维添加到植物纤维中用于造纸，这不仅解决了制革厂皮革废物难于处理的问题，而且还可以有效提高纸张的强度，为造纸厂增加经济效益；
2、将从废革屑中提取的胶原纤维联合农业废弃物作为造纸原料，既可减少由此带来的二次污染，又可减少造纸所需自然资源原料，缓解行业和生态压力，具有良好的经济价值和社会意义。
3、本发明提供的方法，不仅大大减少了对化学助剂的添加，而且还有效利用了工业废物和农业废物作为造纸原料，既促进了皮革行业的良性发展，还保护了木材资源。
具体实施方式
为了使本发明的技术手段、创作特征、达到目的与功效易于明白了解，下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明提供一种利用固体废物生产绒面纸的方法，包括以下步骤：
步骤一：将试样用KClO3将Cr3+氧化成Cr6+，过量的KClO3在高温(600℃)下加热分解，生成的Cr6+在酸性条件下用标准的硫代硫酸钠滴定，用淀粉作指示剂，终点颜色由蓝变绿，以测定革屑中的铬含量，当铬含量超过4％时采用加碱沉淀的方式去除，以增加纸张的安全性；
步骤二：精确称取2g废革屑预先在600℃下灼烧，冷却后置于已恒重的坩锅中，先在电炉上灰化至无炭粒，再在600℃马弗炉中灰化2h，然后冷却、称重至恒重，以测定革屑中的灰分含量；当灰分超过4％时可通过增加植物纤维的含量降低所抄造纸张的灰分含量；
步骤三：先将废革屑浸水1天，再用质量分数3％-5％NaOH溶液在常温条件下处理革屑1h，然后放入不锈钢转鼓中转30-50min，加温到60℃，通风风量为15m3/h，使水分质量含量减少至30％，以提取胶原纤维，然后再用CaO对其进行分散作用，以增加胶原纤维均匀性；
步骤四：将农业废弃物小麦秸秆预处理后，投加NaOH和蒽醌，然后加热至160℃-170℃，化学反应4-5h后，倒出浆料进行洗涤干净后，用Valley打浆机疏解至无小块，打浆度分别打至33°SR和38°SR，备用；
步骤五：将提取分散好的胶原纤维与麦草浆混合，胶原纤维的加入量为1％-9％；将混合均匀的浆样进行抄片，抄片定量为140g/m2，将纸样抄取器抄造的湿纸页在油压机中进行压榨处理，然后在温度为100℃、真空为0.1Mpa的条件下干燥5分钟；
步骤六：对已抄片进行物理性能对比分析，撕裂度按GB/T455-1989、抗张强度按GB/T453-1983、吸水性(可勃法)、白度按GB/T 8940.2-1988、平滑度按GB/T 456-2002、伸缩性按GB/T 459-1989。
下面结合实施例对本发明做进一步详细描述：
实施例1
一种利用固体废物生产绒面纸的方法，包括以下步骤：
S1：将试样用KClO3将Cr3+氧化成Cr6+，过量的KClO3在高温(600℃)下加热分解，生成的Cr6+在酸性条件下用标准的硫代硫酸钠滴定，用淀粉作指示剂，终点颜色由蓝变绿，以测定革屑中的铬含量；
S2：精确称取2g废革屑预先在600℃下灼烧，冷却后置于已恒重的坩锅中，先在电炉上灰化至无炭粒，再在600℃马弗炉中灰化2h，然后冷却、称重至恒重，以测定革屑中的灰分含量；
S3：先将废革屑浸水1天，再用质量分数3％NaOH溶液在常温条件下处理1h，NaOH溶液中的OH-离子进入络合物内界，能够将胶原羧基从铬络合物中取代出来，使胶原脱铬且同时发生降解，然后Cr3+与OH-离子形成沉淀，经过压滤或离心分离，可将胶原溶液与Cr(OH)3沉淀分离，从而降低铬含量；
然后放入不锈钢转鼓中转30min，加温到60℃，通风风量为15m3/h，使水分质量含量减少至30％，以提取胶原纤维，然后再用CaO对其进行分散作用，以增加胶原纤维均匀性；
S4：将农业废弃物小麦秸秆预处理后，按小麦秸秆的总质量计投加质量分数10％NaOH和质量分数0.05％蒽醌，然后加热至160℃，化学反应4h后，倒出浆料进行洗涤干净后，用Valley打浆机疏解至无小块，打浆度打至33°SR备用；
S5：将提取分散好的胶原纤维分别与麦草浆混合，胶原纤维的加入量为1％。将混合均匀的浆样进行抄片。将纸样抄取器抄造的湿纸页在油压机中进行压榨处理，然后在温度为100℃、真空为0.1Mpa的条件下干燥5分钟，抄片定量为140g/m2。
S6：对已抄片进行物理性能对比分析，撕裂度按GB/T455-1989、吸水性(可勃法)、白度按GB/T 8940.2-1988、平滑度按GB/T 456-2002、伸缩性按GB/T 459-1989进行。
检测结果：横向撕裂度750mN、吸水性18g/m2、平滑度88/89S、横向伸缩性2.6％、白度98％。
实施例2
一种利用固体废物生产绒面纸的方法，包括以下步骤：
S1：将试样用KClO3将Cr3+氧化成Cr6+，过量的KClO3在高温(600℃)下加热分解，生成的Cr6+在酸性条件下用标准的硫代硫酸钠滴定，用淀粉作指示剂，终点颜色由蓝变绿，以测定革屑中的铬含量；
S2：精确称取2g废革屑预先在600℃下灼烧，冷却后置于已恒重的坩锅中，先在电炉上灰化至无炭粒，再在600℃马弗炉中灰化2h，然后冷却、称重至恒重，以测定革屑中的灰分含量；
S3：先将废革屑浸水1天，再用质量分数3％NaOH溶液在常温条件下处理革屑1h,然后放入不锈钢转鼓中转50min，加温到60℃，通风风量为15m3/h，使水分质量含量减少至30％，以提取胶原纤维，然后再用CaO对其进行分散作用，以增加胶原纤维均匀性；
S4：将农业废弃物小麦秸秆预处理后，按小麦秸秆的总质量计投加质量分数10％NaOH和质量分数0.05％蒽醌，然后加热至160℃，化学反应4h后，倒出浆料进行洗涤干净后，用Valley打浆机疏解至无小块，打浆度打至38°SR，备用；
S5：将提取分散好的胶原纤维分别与不同打浆度的麦草浆混合，胶原纤维的加入量为3％。将混合均匀的浆样进行抄片。将纸样抄取器抄造的湿纸页在油压机中进行压榨处理，然后在温度为100℃、真空为0.1Mpa的条件下干燥5分钟，抄片定量为140g/m2；
S6：对已抄片进行物理性能对比分析，撕裂度按GB/T455-1989、吸水性(可勃法)、白度按GB/T 8940.2-1988、平滑度按GB/T 456-2002、伸缩性按GB/T 459-1989进行。
检测结果：横向撕裂度780mN、吸水性17g/m2、平滑度90/90S、横向伸缩性2.6％、白度98％。
实施例3
一种利用固体废物生产绒面纸的方法，包括以下步骤：
S1：将试样用KClO3将Cr3+氧化成Cr6+，过量的KClO3在高温(600℃)下加热分解，生成的Cr6+在酸性条件下用标准的硫代硫酸钠滴定，用淀粉作指示剂，终点颜色由蓝变绿，以测定革屑中的铬含量；
S2：精确称取2g废革屑预先在600℃下灼烧，冷却后置于已恒重的坩锅中，先在电炉上灰化至无炭粒，再在600℃马弗炉中灰化2h，然后冷却、称重至恒重，以测定革屑中的灰分含量；
S3：先将废革屑原料浸水1天，再用质量分数5％NaOH溶液在常温条件下处理革屑1h,然后放入不锈钢转鼓中转30min，加温到60℃，通风风量为15m3/h，使水分质量含量减少至30％，以提取胶原纤维，然后再用CaO对其进行分散作用，以增加胶原纤维均匀性；
S4：将农业废弃物小麦秸秆预处理后，按小麦秸秆的总质量计投加质量分数10％NaOH和质量分数0.05％蒽醌，然后加热至170℃，化学反应4h后，倒出浆料进行洗涤干净后，用Valley打浆机疏解至无小块，打浆度打至33°SR，备用；
S5：将提取分散好的胶原纤维分别与不同打浆度的麦草浆混合，胶原纤维的加入量为5％。将混合均匀的浆样进行抄片。将纸样抄取器抄造的湿纸页在油压机中进行压榨处理，然后在温度为100℃、真空为0.1Mpa的条件下干燥5分钟，抄片定量为140g/m2；
S6：对已抄片进行物理性能对比分析，撕裂度按GB/T455-1989、吸水性(可勃法)、白度按GB/T 8940.2-1988、平滑度按GB/T 456-2002、伸缩性按GB/T 459-1989进行。
检测结果：横向撕裂度800mN、吸水性16g/m2、平滑度90/90S、横向伸缩性2.5％、白度99％。
实施例4
一种利用固体废物生产绒面纸的方法，包括以下步骤：
S1：将试样用KClO3将Cr3+氧化成Cr6+，过量的KClO3在高温(600℃)下加热分解，生成的Cr6+在酸性条件下用标准的硫代硫酸钠滴定，用淀粉作指示剂，终点颜色由蓝变绿，以测定革屑中的铬含量；
S2：精确称取2g废革屑预先在600℃下灼烧，冷却后置于已恒重的坩锅中，先在电炉上灰化至无炭粒，再在600℃马弗炉中灰化2h，然后冷却、称重至恒重，以测定革屑中的灰分含量；
S3：先将废革屑原料浸水1天，再用质量分数5％NaOH溶液在常温条件下处理革屑1h,然后放入不锈钢转鼓中转30min，加温到60℃，通风风量为15m3/h，使水分质量含量减少至30％，以提取胶原纤维，然后再用CaO对其进行分散作用，以增加胶原纤维均匀性；
S4：将农业废弃物小麦秸秆预处理后，加入到蒸煮锅中，按小麦秸秆的总质量计投加质量分数10％NaOH和质量分数0.05％蒽醌，然后加热至160℃，化学反应5h后，倒出浆料进行洗涤干净后，用Valley打浆机疏解至无小块，打浆度打至38°SR，备用；
S5：将提取分散好的胶原纤维分别与不同打浆度的麦草浆混合，胶原纤维的加入量为7％。将混合均匀的浆样进行抄片。将纸样抄取器抄造的湿纸页在油压机中进行压榨处理，然后在温度为100℃、真空为0.1Mpa的条件下干燥5分钟，抄片定量为140g/m2；
S6：对已抄片进行物理性能对比分析，撕裂度按GB/T455-1989、吸水性(可勃法)、白度按GB/T 8940.2-1988、平滑度按GB/T 456-2002、伸缩性按GB/T 459-1989进行。
检测结果：横向撕裂度810mN、吸水性16g/m2、平滑度92/92S、横向伸缩性2.4％、白度99％。
实施例5
一种利用固体废物生产绒面纸的方法，包括以下步骤：
S1：将试样用KClO3将Cr3+氧化成Cr6+，过量的KClO3在高温(600℃)下加热分解，生成的Cr6+在酸性条件下用标准的硫代硫酸钠滴定，用淀粉作指示剂，终点颜色由蓝变绿，以测定革屑中的铬含量；
S2：精确称取2g废革屑预先在600℃下灼烧，冷却后置于已恒重的坩锅中，先在电炉上灰化至无炭粒，再在600℃马弗炉中灰化2h，然后冷却、称重至恒重，以测定革屑中的灰分含量；
S3：先将废革屑原料浸水1天，再用质量分数5％NaOH溶液在常温条件下处理革屑1h,然后放入不锈钢转鼓中转50min，加温到60℃，通风风量为15m3/h，使水分质量含量减少至30％，以提取胶原纤维，然后再用CaO对其进行分散作用，以增加胶原纤维均匀性；
S4：将农业废弃物小麦秸秆预处理后，加入到蒸煮锅中，按小麦秸秆的总质量计投加质量分数10％NaOH和质量分数0.05％蒽醌，然后加热至160℃，化学反应4h后，倒出浆料进行洗涤干净后，用Valley打浆机疏解至无小块，打浆度打至38°SR，备用；
S5：将提取分散好的胶原纤维分别与不同打浆度的麦草浆混合，胶原纤维的加入量为7％。将混合均匀的浆样进行抄片。将纸样抄取器抄造的湿纸页在油压机中进行压榨处理，然后在温度为100℃、真空为0.1Mpa的条件下干燥5分钟，抄片定量为140g/m2；
S6：对已抄片进行物理性能对比分析，撕裂度按GB/T455-1989、抗张强度按GB/T453-1983、吸水性(可勃法)、白度按GB/T 8940.2-1988、平滑度按GB/T 456-2002、伸缩性按GB/T 459-1989进行。
检测结果：横向撕裂度810mN、吸水性15g/m2、平滑度92/92S、横向伸缩性2.4％、白度99％。
实施例6
一种利用固体废物生产绒面纸的方法，包括以下步骤：
S1：将试样用KClO3将Cr3+氧化成Cr6+，过量的KClO3在高温(600℃)下加热分解，生成的Cr6+在酸性条件下用标准的硫代硫酸钠滴定，用淀粉作指示剂，终点颜色由蓝变绿，以测定革屑中的铬含量；
S2：精确称取2g废革屑预先在600℃下灼烧，冷却后置于已恒重的坩锅中，先在电炉上灰化至无炭粒，再在600℃马弗炉中灰化2h，然后冷却、称重至恒重，以测定革屑中的灰分含量；
S3：先将废革屑原料浸水1天，再用质量分数5％NaOH溶液在常温条件下处理革屑1h,然后放入不锈钢转鼓中转50min，加温到60℃，通风风量为15m3/h，使水分质量含量减少至30％，以提取胶原纤维，然后再用CaO对其进行分散作用，以增加胶原纤维均匀性；
S4：将农业废弃物小麦秸秆预处理后，加入到蒸煮锅中，按小麦秸秆的总质量计投加质量分数10％NaOH和质量分数0.05％蒽醌，然后加热至160℃，化学反应4h后，倒出浆料进行洗涤干净后，用Valley打浆机疏解至无小块，打浆度打至38°SR，备用；
S5：将提取分散好的胶原纤维分别与不同打浆度的麦草浆混合，胶原纤维的加入量分别为9％。将混合均匀的浆样进行抄片。将纸样抄取器抄造的湿纸页在油压机中进行压榨处理，然后在温度为100℃、真空为0.1Mpa的条件下干燥5分钟，抄片定量为140g/m2；
S6：对已抄片进行物理性能对比分析，撕裂度按GB/T455-1989、抗张强度按GB/T453-1983、吸水性(可勃法)、白度按GB/T 8940.2-1988、平滑度按GB/T 456-2002、伸缩性按GB/T 459-1989进行。
检测结果：横向撕裂度800mN、吸水性15g/m2、平滑度91/91S、横向伸缩性2.4％、白度99％。
对比例1
向阔叶木浆内加入1％增强剂、1％助滤剂，将混合均匀的浆样进行抄片。将纸样抄取器抄造的湿纸页在油压机中进行压榨处理，然后在温度为100℃，真空为0.1Mpa的条件下干燥5分钟，抄片定量为140g/m2。
对比例2
向草浆内加入1.5％增强剂、1.5％助滤剂，将混合均匀的浆样进行抄片。将纸样抄取器抄造的湿纸页在油压机中进行压榨处理，然后在温度为100℃，真空为0.1Mpa的条件下干燥5分钟，抄片定量为140g/m2。
实施例5(由于实施例1-6制备得到的绒面纸的性能基本相同，故以下仅以实施例5为例与对比例1-2作比较进行效果说明)与对比例1-2原料工艺抄造绒面纸性能见表1。
表1实施例及对比例原料工艺抄造绒面纸的性能对比
Figure BDA0002824268890000081
从表1可以明显看出，通过小麦秸秆制备的草浆，再添加革屑中提取的胶原纤维，在基本不添加化学助剂的条件下抄造的绒面纸的性能不仅满足国家标准，而且比利用木材制备的木浆外加化学助剂抄造的绒面纸性能还要优越，不仅有效利用了固体废物，生产成本下降，还对环境的二次污染大幅降低，经济效益和环境效益显著。
以上公开的仅为本发明的较佳实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种利用固体废物生产绒面纸的方法，其特征在于，包括以下步骤；
S1：将废革屑浸水后，用碱性溶液在常温条件下处理，再经转鼓处理干燥至含水量为30％，以提取胶原纤维，得到的胶原纤维用CaO进行分散；
S2：将农业秸秆废弃物与NaOH、蒽醌混合，在160℃-170℃下反应4-5h，得到的浆料洗涤后，疏解至无小块；
S3：将分散好的胶原纤维与S2中的浆料混合，且胶原纤维的加入量为1％-9％，混合均匀的浆样进行抄片处理后干燥即可。
2.根据权利要求1所述的利用固体废物生产绒面纸的方法，其特征在于，S1中，所述碱性溶液为质量分数3％-5％NaOH溶液。
3.根据权利要求1所述的利用固体废物生产绒面纸的方法，其特征在于，S1中，所述干燥是在60℃、通风风量15m3/h下进行。
4.根据权利要求1所述的利用固体废物生产绒面纸的方法，其特征在于，S3中，所述抄片定量为140g/m2。
5.根据权利要求1所述的利用固体废物生产绒面纸的方法，其特征在于，S3中，所述干燥是将纸样抄取器抄造的湿纸页在油压机中进行压榨处理，然后在温度为100℃、真空为0.1Mpa的条件下干燥5min。
6.根据权利要求1所述的利用固体废物生产绒面纸的方法，其特征在于，S2中，以农业秸秆废弃物的总质量计，加入质量分数10％NaOH及质量分数0.05％蒽醌。
7.根据权利要求1所述的利用固体废物生产绒面纸的方法，其特征在于，S2中，所述农业秸秆废弃物为小麦秸秆。
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