CN1133775C - 生物预处理制备化学机械草浆的工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种生物预处理制备化学机械草浆的工艺，属于制浆造纸技术领域。包括如下步骤：草类原料→蒸煮灭菌→微生物处理→化学预浸→机械磨解→无氯漂白→漂白纸浆。其中微生物处理所用菌株为木质纤维素降解微生物，生物处理条件一般为25～35℃，培养5～6天。本发明制备的化学机械草浆强度高、可漂性好、污染负荷低，裂断长可达4000～5000米，白度能达到60～70%ISO，可用于抄造中高档包装纸、新闻纸和书写纸等。
Description
本发明涉及一种生物预处理制备化学机械草浆的工艺，属于制浆造纸工艺技术领域。
我国造纸工业中非木材浆占纸浆总产量的80％以上。生产方式以碱法制浆和含氯漂白为主，由于碱回收设备投资大，黑液提取率低，在实际应用中草浆碱回收量仅占行业总碱回收量的1～1.5％，宏观碱回收率只有0.5％～1％，99％以上的残碱随着黑液排放，对周围的水系及土壤造成严重污染，参见《中国造纸》1996年第四期第46～50页公开的潘锡五的“中国造纸工业的发展与碱回收和环境保护”一文。机械法制浆是原料经机械磨解直接成浆的制浆技术，以木材为原料生产的机械浆得率高、污染小，具有良好的适印性。但是，由于草类原料纤维较短，纤维挺硬，杂细胞含量高，直接机械磨解成浆强度差，几乎无实用价值。利用微生物技术预处理原料后进行机械制浆，能适当提高纸浆强度。但是强度的提高非常有限，裂断长仅为1200～1400m。草类原料经少量化学药品预浸后进行机械磨解制得的化学机械浆，具有较好的强度，但是白度低、可漂性差。根据《山东造纸》1990年第2期第2～10页公开的陈嘉川等“麦草碱性亚钠预处理化学机械浆的研究”和《中国造纸学报》1996年第1期第24～27页公开的马邕文等“金属离子对麦草化机浆白度及可漂性的影响”，他们在麦草化机浆制浆工艺和漂白方面进行了一定的研究，结果表明经低污染无氯漂剂--过氧化氢漂白，麦草化机浆目前还难以达到50％ISO，只能用于生产原色包装纸和瓦楞纸等低档纸，草类化机浆的难漂性成为限制其广泛应用的关键。
本发明的目的是提供一种低污染、高性能的草类原料制浆新工艺，即用微生物预处理制备化学机械浆的制浆技术。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的。
本发明的工艺包括如下步骤：草类原料→蒸煮灭菌→微生物处理→化学预浸→机械磨解→无氯漂白→漂白纸浆。
本发明所述的草类原料主要有麦草或稻草。
草类原料切段后进行蒸煮灭菌，液比1∶(4～6)，温度110～120℃，20～30分钟。这一方面是为了杀灭原料中原有的微生物，另一方面是通过热处理增加原料的可溶出物，给所接种菌株提供营养，促进菌株的生长繁殖，缩短生物处理周期。
将上述蒸煮灭菌后的料进行微生物处理，所用菌株为木质纤维素降解微生物，生物处理条件一般为：接种量为5～10％重量百分比(干重)，25～35℃，培养5～6天。
上述木质纤维素降解微生物主要包括黄色卧孔菌(Poria subacida)、灵芝(Ganoderma lucidum)、杂色木云芝(Coriolus versicolor)、黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)。
将上述经微生物处理过的料进行化学预浸，条件为液比1∶(4～6)，(原料干重与液体重量之比)，预浸液为Na2SO3 4～6％重量百分比(与原料干重的重量百分比，下同)，NaOH 0～1％重量百分比，130～140℃，20～30分钟。
预浸后的原料经机械磨解成浆，再经过无氯漂白如过氧化氢漂白后获得漂白纸浆。
与已有技术相比，本发明生物处理过程的优良效果是：一、原料灭菌后直接接种微生物培养，不需要添加任何外源营养成分；二、生物处理周期短、得率高。木质纤维素降解微生物对原料的降解一般是先降解半纤维素和纤维素，然后降解木素。所以以脱木素为目的的生物处理周期较长，不利于实际生产。本发明是利用微生物对原料木质纤维素的部分降解，使原料疏松、软化，从而有利于化学药品的渗透，提高化学预浸的效率，并不以脱木素为目的，因此生物培养周期短，得率高。
本发明制备的化学机械草浆，由于草类原料经微生物处理软化后，又经少量化学药品预浸，机械磨解后制得的纸浆强度高、可漂性好、污染负荷低。首先，生物化机浆强度明显提高，裂断长可达4000～5000m；其次，经低污染无氯漂剂—过氧化氢漂白后，白度能达到60～70％ISO，可漂性大大改善。能用于抄造中高档包装纸、新闻纸和书写纸等。生产废水中的CODcr负荷仅为化学制浆的1/5，有机氯化物(AOX)含量为零，经简单生化处理即可实现达标排放。该技术生产的纸浆污染小、性能好，为麦草浆向低污染化发展提供了一条切实可行的新途径。
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1.原料为麦草，步骤如下：
麦草切段至3～4厘米，液比1∶4，110℃蒸煮灭菌30分钟，蒸煮灭菌后的料进行微生物处理，接种灵芝菌，接种量5％，28℃，培养5天。
将上述经微生物处理过的料进行化学预浸，条件为液比1∶4，预浸液为Na2SO35％，NaOH 1％，140℃，20分钟。
预浸后的原料经机械磨解成浆，再经过氧化氢二段漂(无氯漂白)后获得漂白纸浆。白度达到68％ISO，裂断长达4800米。
实施例2.如实施例1所述，所不同的是，原料为稻草，切段至3～4厘米，液比1∶5，120℃灭菌30分钟，接种杂色云芝菌8％，29℃，培养6天。化学预浸条件为液比1∶5，预浸液为Na2SO3 6％，NaOH 1％，140℃，25分钟。
实施例3.如实施例1所述，所不同的是，蒸煮灭菌后的料接种黄孢原毛平革菌5％，35℃，培养6天。
Claims (3)
1.一种生物预处理制备化学机械草浆的工艺，包括步骤如下：(1)草类原料切段后进行蒸煮灭菌，液比1∶(4～6)，温度110～120℃，30分钟；(2)将蒸煮灭菌后的料进行微生物处理，所用菌株为木质纤维素降解微生物，生物处理条件一般为：接种量为5～10％重量百分比，25～35℃，培养5～6天；(3)将上述经微生物处理过的料进行化学预浸，条件为液比1∶(4～6)，预浸液为Na2SO3 4～6％，NaOH 1％，130～140℃，20～30分钟；(4)预浸后的原料机械磨解成浆；(5)再经过无氯漂白获得漂白纸浆。
2.如权利要求1所述的生物预处理制备化学机械草浆的工艺，其特征在于，所述的草类原料是麦草或稻草。
3.如权利要求1所述的生物预处理制备化学机械草浆的工艺，其特征在于，所述的木质纤维素降解微生物是黄色卧孔菌、灵芝、杂色木云芝、黄孢原毛平革菌。
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