CN114853776A - 一种废纸张高值化利用的方法 - Google Patents

一种废纸张高值化利用的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114853776A
CN114853776A CN202210670790.9A CN202210670790A CN114853776A CN 114853776 A CN114853776 A CN 114853776A CN 202210670790 A CN202210670790 A CN 202210670790A CN 114853776 A CN114853776 A CN 114853776A
Authority
CN
China
Prior art keywords
waste paper
paper
glacial acetic
acetic acid
deionized water
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210670790.9A
Other languages
English (en)
Inventor
陆强
王博
李凯
谢金恒
王体朋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
North China Electric Power University
Original Assignee
North China Electric Power University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by North China Electric Power University filed Critical North China Electric Power University
Priority to CN202210670790.9A priority Critical patent/CN114853776A/zh
Publication of CN114853776A publication Critical patent/CN114853776A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D493/00—Heterocyclic compounds containing oxygen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system
    • C07D493/02—Heterocyclic compounds containing oxygen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system in which the condensed system contains two hetero rings
    • C07D493/08—Bridged systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/20—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising free carbon; comprising carbon obtained by carbonising processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/30—Active carbon
    • C01B32/312—Preparation
    • C01B32/318—Preparation characterised by the starting materials
    • C01B32/324—Preparation characterised by the starting materials from waste materials, e.g. tyres or spent sulfite pulp liquor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F11/00—Compounds of calcium, strontium, or barium
    • C01F11/18—Carbonates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F11/00—Compounds of calcium, strontium, or barium
    • C01F11/18—Carbonates
    • C01F11/185—After-treatment, e.g. grinding, purification, conversion of crystal morphology
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/283—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using coal, charred products, or inorganic mixtures containing them
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07B—GENERAL METHODS OF ORGANIC CHEMISTRY; APPARATUS THEREFOR
    • C07B2200/00—Indexing scheme relating to specific properties of organic compounds
    • C07B2200/07—Optical isomers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/64—Paper recycling

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

本发明属于废弃物资源化利用领域，具体涉及一种废纸张高值化利用的方法。该方法以粉碎后的废纸张为原料，先后采用乙醇、冰乙酸、Amberlyst‑15进行预处理，预处理后的废纸张与催化剂在220～400℃经催化热解，热解气冷凝后获得富含左旋葡萄糖酮的液体产物，热解炭在600～800℃高温活化能够制备高效吸附铅离子活性炭，而在预处理后的滤液中加入柠檬酸可获得碳酸钙晶须。本方法不仅实现了废纸张催化热解选择性制备左旋葡萄糖酮，且回收废纸张中的碳酸钙添加剂制备了碳酸钙晶须。同时，热解炭上掺杂的活性基团使高温活化的活性炭能够实现对铅离子的高效吸附。本发明是一种极具前景的废纸张资源化利用方法。

Description

一种废纸张高值化利用的方法
技术领域
本发明属于废弃物资源化利用领域，具体涉及一种废纸张高值化利用的方法。
背景技术
打印纸、书纸、报纸、餐巾纸、卫生纸等废纸张是一类具有可回收利用价值的大宗废弃物，目前废纸张主要用于制造再生纸。这种废纸张回收利用方式虽然能够节约大量的纸质资源，减少污染排放，但也存在经济效益单一、纸张分类回收成本高、大量纸张难以高效利用等问题。
废纸张中纤维素含量较高(60％～70％)，在催化热解选择性制备左旋葡萄糖酮方面极具潜力。左旋葡萄糖酮(1，6-脱水-3，4-二脱氧-β-D-吡喃糖烯-2-酮，LGO)具有双键、羰基和糖苷键三个活性中心，并保留着天然的手性中心，其独特的化学结构在有机合成天然或非天然产物中具有十分重要的应用价值，被视为未来十大生物基平台化合物之一。然而，除纤维素外，废纸张中还含有大量的造纸添加剂，其主要成分为碳酸钙。在废纸张中的造纸添加剂主要用于填充纤维之间的孔隙和降低纸张的毛细管，这些物质的存在不仅会影响热解过程中的热量传递，而且严重阻碍催化剂活性位点与纤维素及其热解中间产物的接触，抑制左旋葡萄糖酮的生成。本人在先前的研究工作《洗涤预处理对废纸张催化热解选择性制备左旋葡萄糖酮的影响》中，通过乙醇-盐酸对废纸张进行联合预处理，去除了造纸添加剂的影响，利用磷酸活化活性炭催化预处理废纸张热解实现了左旋葡萄糖酮的高选择性制备。然而，乙醇-盐酸联合预处理将碳酸钙完全溶解为氯化钙盐，无法实现回收利用，导致资源的浪费。此外，废纸张热解产生的固体炭比表面积小且缺乏活性基团，也无法实现固体炭的二次利用。因此，开发一种高效的废纸张预处理工艺，即可以实现废纸张催化热解选择性制备左旋葡萄糖酮，也可以回收利用造纸添加剂，还能提升固体炭的理化性能，是实现废纸张高值化利用的关键所在。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种废纸张高值化利用的方法。
本发明提供了一种废纸张高值化利用的方法，该方法包括：
(1)以粉碎后的废纸张为原料，依次经乙醇、冰乙酸、Amberlyst-15预处理后过滤，得到固体和预处理后的滤液；
(2-1)将过滤后的固体用去离子水洗涤至中性，并干燥；
随后将干燥后的固体(即预处理后的废纸张)与催化剂按照质量比为(1∶5)～(6∶1)进行机械混合，在无氧条件下于220～400℃进行快速热解，热解反应时间不超过30s；
热解产生的挥发性组分经冷凝后得到富含左旋葡萄糖酮的液体产物；
热解得到的固体产物在N2氛围下升温至600～900℃进行高温活化，待冷却至室温后用去离子水洗涤至中性，干燥后可得高效吸附铅离子的活性炭；
(2-2)在预处理后的滤液中加入柠檬酸搅拌形成乳白色胶体，然后用去离子水反复洗涤至中性，干燥后得到含钙中间体粉末，最后在500～900℃下煅烧得到碳酸钙晶须。
步骤(1)中，优选的，所述废纸张包括打印纸、书纸、报纸、餐巾纸和卫生纸中的至少一种。
优选的，所述乙醇预处理是指将粉碎后的废纸张按照固液比为(1∶10)～(1∶30)(g/mL)浸渍于乙醇溶液中，并于30～70℃搅拌2～5h，随后过滤。
更优选的，所述乙醇溶液为乙醇或乙醇的水溶液，所述乙醇溶液浓度不低于70wt％。
优选的，所述冰乙酸预处理是指将乙醇预处理后的废纸张按照固液比为(1∶10)～(1∶30)(g/mL)浸渍于冰乙酸溶液中，并于30～90℃搅拌2～5h，随后过滤。
更优选的，所述冰乙酸溶液为冰乙酸的水溶液，所述冰乙酸溶液的浓度为2～10mol/L。
优选的，所述Amberlyst-15预处理是指将冰乙酸预处理后的废纸张和Amberlyst-15按质量比(2∶1)～(1∶2)浸渍于一定量去离子水中，并于40～90℃搅拌0.5～3h，随后静置过筛，并过滤。
更优选的，所述冰乙酸预处理后的废纸张与去离子水的固液比为(1∶15)～(1∶40)(g/mL)。
步骤(1)中，所述固液比是指粉碎后的原始废纸张的质量与相应处理溶液的体积比，处理溶液具体指乙醇预处理时采用的乙醇溶液、冰乙酸预处理时的冰乙酸溶液、Amberlyst-15预处理时所采用的去离子水。所述质量比是指粉碎后的原始废纸张的质量与Amberlyst-15的质量比。所述Amberlyst-15(CAS 39389-20-3)是一种固体酸催化剂，属于离子交换树脂，可通过商购获得，例如购自阿拉丁试剂。
步骤(2-1)中，优选的，所述过滤后的固体用去离子水洗涤至中性并干燥。
优选的，所述催化剂包括磷酸活化活性炭、磷镍改性MCM-41分子筛等。所述惰性无氧条件是指维持反应体系在惰性保护气体无氧环境下。
优选的，所述热解反应的升温速率不低于100℃/s。
优选的，所述固体产物高温活化的升温速率为5～20℃/min。
步骤(2-2)中，优选的，所述柠檬酸的加入量与滤液的固液比为(1∶20)～(1∶50)(g/mL)。
优选的，所述预处理后的滤液为冰乙酸预处理后经过滤所得到的滤液。
优选的，所述滤液中加入柠檬酸于50～80℃搅拌8～12h。
优选的，滤液中加入柠檬酸后的搅拌速度为150～300r/min。
优选的，所述含钙中间体煅烧时间为1～3h。
优选的，所述去离子水洗涤温度为30～80℃。
优选的，所述干燥温度为100～110℃，干燥时间为12～24h。
本发明的有益效果为：
本发明依次以乙醇、冰乙酸、Amberlyst-15对废纸张进行预处理，并耦合催化热解，促进了废纸张向左旋葡萄糖酮的高效转化；而预处理滤液中溶解的碳酸钙通过加入柠檬酸可制备碳酸钙晶须；同时，热解所得固体炭通过高温活化可制备高效吸附铅离子的活性炭。本发明的工艺整体具有成本低廉、工艺简便、产物附加值高等特点，实现了废纸张的高值化利用。本发明所采用的预处理技术，可以溶解废纸张中大量的造纸添加剂，不仅大幅提高了纤维素含量，降低了半纤维素、木质素等组分含量，而且强化热解过程中的热质传递，使纤维素及其热解中间体与催化剂活性位点充分接触，促进催化热解反应的发生，进而促进左旋葡萄糖酮的生成。同时，在预处理时被溶解的碳酸钙会形成乙酸钙，加入柠檬酸后进一步通过缩聚、螯合反应形成含钙中间体，然后经过煅烧使中间体完全分解形成高品质的纤维状碳酸钙晶须。由于碳酸钙晶须晶体结构比较完整，机械强度近似于原子间价键力的理论强度，远远超过目前大量使用的各种粒状填料，广泛应用于增强塑料、摩擦材料和高档次纸张的填料。其次，在冰乙酸的作用下原料中会生成羧酸盐，热解之后可以部分留存在固体产物中，通过高温活化后就可以获得富含活性基团的活性炭，能够实现对废液中铅离子的高效吸附。总之，本发明在先前的研究基础上利用乙醇-冰乙酸-Amberlyst-15对废纸张联合预处理，不仅可以去除造纸添加剂对热解的影响，有利于废纸张向左旋葡萄糖酮的转化，而且能够保证析出的钙盐具有可回收利用的价值和热解炭掺杂新的活性基团。此外，本发明的方法适用于包括打印纸、书纸、报纸、餐巾纸、卫生纸等在内多种废纸张，原料适应性强，解决了传统废纸张回收利用技术对卫生纸等纤维较短、强度较低的废纸张难以利用的问题。
具体实施方式
本发明提供了一种废纸张高值化利用的方法，下面结合具体实施方式对本发明做进一步说明。应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
下述实施例中液体产物产率计算方法如下：
液体产物产率＝(收集得到的液体产物质量÷预处理后废纸张的质量)×100％。
下述实施例中通过气相色谱/质谱联用仪分析液体产物中左旋葡萄糖酮的含量，利用外标法定量，左旋葡萄糖酮产率与选择性的计算方法如下：
左旋葡萄糖酮的产率＝(左旋葡萄糖酮的质量÷预处理后废纸张的质量)×100％；
左旋葡萄糖酮的选择性＝(左旋葡萄糖酮的质量÷有机液体产物的质量)×100％，有机液体产物是指液体产物中扣除水分之外的有机物。
下述实施例中的百分含量如无特殊说明均为质量百分含量。
实施例1
取6g粉碎后的打印纸放入180mL浓度为70％的乙醇溶液中，于30℃搅拌2h，然后过滤；将滤饼转移至180mL浓度为2mol/L的冰乙酸溶液中，于30℃搅拌2h，随后过滤；将冰乙酸预处理后的废纸张与3g Amberlyst-15浸渍于60mL去离子水中，于40℃搅拌3h，随后静置过筛、过滤，并用30℃的去离子水洗涤至中性，最后于100℃干燥12h，获得预处理后的打印纸。
取1g上述预处理后的打印纸与5g磷镍改性MCM-41分子筛(Ni-P-MCM-41)进行机械混合，并在220℃、氮气氛围下快速热解20s，得到挥发性组分和固体炭。挥发性组分经冷凝获得液体产物，液体产物产率为36.23％，通过气相色谱分析其中左旋葡萄糖酮的含量，计算得知左旋葡萄糖酮的产率为14.14％，左旋葡萄糖酮在有机液体产物中的选择性为43.21％。热解所得固体炭在N2氛围下于5℃/min升温至600℃，待冷却至室温后用30℃的去离子水洗涤至中性，最后于100℃干燥12h，即获得活性炭材料。
取0.4g上述活性炭材料，加入pH为7、铅离子浓度为10mg/L的废液中，测定活性炭对铅离子的吸附率为36.55％。
取上述50mL经冰乙酸预处理后过滤所得的滤液，加入1g柠檬酸于50℃、150r/min下搅拌8h，然后在500℃煅烧1h获得碳酸钙晶须。测定得晶须直径为700nm、长为2μm、白度为66.8％、吸油量为20mL/100g。
实施例2
取6g粉碎后的报纸置于60mL浓度为99％的乙醇溶液中，于70℃下搅拌3h，然后过滤；将滤饼转移至60mL浓度为10mol/L的冰乙酸溶液中，于80℃搅拌5h，随后过滤；将冰乙酸预处理后的废纸张与6g Amberlyst-15浸渍于100mL去离子水中，于60℃搅拌2h，随后静置过筛、过滤，并用80℃的去离子水洗涤至中性，最后于105℃干燥12h，获得预处理后的报纸。
取1g上述预处理后的报纸与4g磷镍改性MCM-41分子筛(Ni-P-MCM-41)进行机械混合，并在350℃、氮气氛围下快速热解20s，得到挥发性组分和固体炭。挥发性组分经冷凝获得液体产物，液体产物产率为41.25％，通过气相色谱分析其中左旋葡萄糖酮的含量，计算得知左旋葡萄糖酮的产率为16.42％，左旋葡萄糖酮在有机液体产物中的选择性为55.31％。热解所得固体炭在N2氛围下于20℃/min升温至900℃，待冷却至室温后用80℃的去离子水洗涤至中性，最后于105℃干燥12h，即可获得活性炭材料。
取0.4g上述活性炭材料，加入pH为7、铅离子浓度为10mg/L的废液中，测定活性炭对铅离子的吸附率为26.72％。
取上述50mL经冰乙酸预处理后过滤所得的滤液，加入2.5g柠檬酸于80℃、300r/min下搅拌12h，然后在900℃煅烧3h获得碳酸钙晶须。测定得晶须直径为240nm、长为4μm、白度为83.6％、吸油量为31mL/100g。
实施例3
取6g粉碎后的餐巾纸置于150mL浓度为95％的乙醇溶液中，于60℃下搅拌3h，然后过滤；将滤饼转移至180mL浓度为7mol/L的冰乙酸溶液中，于90℃下搅拌3h，随后过滤；将冰乙酸预处理后的废纸张与12g Amberlyst-15浸渍于180mL去离子水中，于90℃搅拌0.5h，随后静置过筛、过滤，并用60℃的去离子水洗涤至中性，最后于110℃干燥24h，获得预处理后的餐巾纸。
取1g上述预处理后的餐巾纸与3g磷镍改性MCM-41分子筛(Ni-P-MCM-41)进行机械混合，并在260℃、氮气氛围下快速热解20s，得到挥发性组分和固体炭。挥发性组分经冷凝获得液体产物，液体产物产率为53.69％，通过气相色谱分析其中左旋葡萄糖酮的含量，计算得知左旋葡萄糖酮的产率为24.45％，左旋葡萄糖酮在有机液体产物中的选择性为81.34％。热解所得固体炭，在N2氛围下于10℃/min升温至800℃，待冷却至室温后用60℃的去离子水洗涤至中性，最后于110℃干燥24h，即可获得活性炭材料。
取0.4g上述活性炭材料，加入pH为7、铅离子浓度为10mg/L的废液中，测定活性炭对铅离子的吸附率为75.11％。
取上述50mL经冰乙酸预处理后过滤所得的滤液，加入1.5g柠檬酸于60℃、250r/min下搅拌9h，然后在800℃煅烧2.5h获得碳酸钙晶须。测定得晶须直径为310nm、长为9μm、白度为90.2％、吸油量为51mL/100g。
实施例4
取6g粉碎后的卫生纸置于110mL浓度为90％的乙醇溶液中，于50℃下搅拌3h，然后过滤；将滤饼转移至130mL浓度为5mol/L的冰乙酸溶液中，于80℃下搅拌4h，随后过滤；将冰乙酸预处理后的废纸张与9g Amberlyst-15浸渍于100mL去离子水中，于80℃搅拌1h，随后静置过筛、过滤，并用40℃的去离子水洗涤至中性，最后于110℃干燥24h，获得预处理后的卫生纸。
取1g上述预处理后的卫生纸与2g磷镍改性MCM-41分子筛(Ni-P-MCM-41)进行机械混合，并在300℃、氮气氛围下快速热解20s，得到挥发性组分和固体炭。挥发性组分经冷凝获得液体产物，液体产物产率为47.24％，通过气相色谱分析其中左旋葡萄糖酮的含量，计算得知左旋葡萄糖酮的产率为18.84％，左旋葡萄糖酮在有机液体产物中的选择性为69.61％。热解所得固体炭，在N2氛围下于15℃/min升温至700℃，待冷却至室温后用40℃的去离子水洗涤至中性，最后于110℃干燥24h，即可获得活性炭材料。
取0.4g上述活性炭材料，加入pH为7、铅离子浓度为10mg/L的废液中，测定活性炭对铅离子的吸附率为48.86％。
取上述50mL经冰乙酸预处理后过滤所得的滤液，加入2g柠檬酸于70℃、200r/min下搅拌10h，然后在700℃煅烧2h获得碳酸钙晶须。测定得晶须直径为460nm、长为5μm、白度为79.4％、吸油量为35mL/100g。
实施例5
取6g粉碎后的打印纸放入110mL浓度为99％的乙醇溶液中，于40℃下搅拌3h，然后过滤；将滤饼转移至110mL浓度为7mol/L的冰乙酸溶液中，于90℃下搅拌3h，随后过滤；将冰乙酸预处理后的废纸张与5g Amberlyst-15浸渍于90mL去离子水中，于80℃搅拌1h，随后静置过筛、过滤，并用80℃的去离子水洗涤至中性，最后于110℃干燥12h，获得预处理后的打印纸。
取1g上述预处理后的打印纸与1g磷镍改性MCM-41分子筛(Ni-P-MCM-41)进行机械混合，并在280℃、氮气氛围下快速热解20s，得到挥发性组分和固体炭。挥发性组分经冷凝获得液体产物，液体产物产率为44.68％，通过气相色谱分析其中左旋葡萄糖酮的含量，计算得知左旋葡萄糖酮的产率为17.39％，左旋葡萄糖酮在有机液体产物中的选择性为59.83％。热解所得固体炭，在N2氛围下于5℃/min升温至800℃，待冷却至室温后用80℃的去离子水洗涤至中性，最后于110℃干燥12h，即可获得活性炭材料。
取0.4g上述活性炭材料，加入pH为7、铅离子浓度为10mg/L的废液中，测定活性炭对铅离子的吸附率为93.32％。
取上述50mL经冰乙酸预处理后过滤所得的滤液，加入1.5g柠檬酸于70℃、250r/min下搅拌10h，然后在800℃煅烧2h获得碳酸钙晶须。测定得晶须直径为100nim、长为13μm、白度为88.3％、吸油量为59mL/100g。
实施例6
取6g粉碎后的打印纸放入130mL浓度为85％的乙醇溶液中，于70℃下搅拌3h，然后过滤；将滤饼转移至70mL浓度为3mol/L的冰乙酸溶液中，于80℃下搅拌3h，随后过滤；将冰乙酸预处理后的废纸张与5g Amberlyst-15浸渍于90mL去离子水中，于80℃搅拌1h，随后静置过筛、过滤，并用80℃的去离子水洗涤至中性，最后于110℃干燥12h，获得预处理后的打印纸。
取1g上述预处理后的打印纸与0.5g磷镍改性MCM-41分子筛(Ni-P-MCM-41)进行机械混合，并在400℃、氮气氛围下快速热解20s，得到挥发性组分和固体炭。挥发性组分经冷凝获得液体产物，液体产物产率为32.66％，通过气相色谱分析其中左旋葡萄糖酮的含量，计算得知左旋葡萄糖酮的产率为12.22％，左旋葡萄糖酮在有机液体产物中的选择性为38.16％。热解所得固体炭，在N2氛围下于10℃/min升温至900℃，待冷却至室温后用80℃的去离子水洗涤至中性，最后于110℃干燥12h，即可获得活性炭材料。
取0.4g上述活性炭材料，加入pH为7、铅离子浓度为10mg/L的废液中，测定活性炭对铅离子的吸附率为59.67％。
取上述50mL经冰乙酸预处理后过滤所得的滤液，加入2.5g柠檬酸于70℃、150r/min下搅拌12h，然后在600℃煅烧3h获得碳酸钙晶须。测定得晶须直径为510nm、长为6μm、白度为74.6％、吸油量为36mL/100g。
实施例7
取6g粉碎后的餐巾纸放入90mL浓度为80％的乙醇溶液中，于70℃搅拌5h，然后过滤；将滤饼转移至90mL浓度为10mol/L的冰乙酸溶液中，于50℃搅拌5h，随后过滤；将冰乙酸预处理后的废纸张与8g Amberlyst-15浸渍于120mL去离子水中，于80℃搅拌1h，随后静置过筛、过滤，并用50℃的去离子水洗涤至中性，最后于100℃干燥15h，获得预处理后的餐巾纸。
取1g上述预处理后的餐巾纸与0.17g磷酸活化活性炭进行机械混合，并在260℃、氮气氛围下快速热解20s，得到挥发性组分和固体炭。挥发性组分经冷凝获得液体产物，液体产物产率为43.21％，通过气相色谱分析其中左旋葡萄糖酮的含量，计算得知左旋葡萄糖酮的产率为14.66％，左旋葡萄糖酮在有机液体产物中的选择性为50.37％。热解所得固体炭，在N2氛围下于20℃/min升温至700℃，待冷却至室温后用80℃的去离子水洗涤至中性，最后于100℃干燥15h，即可获得活性炭材料。
取0.4g上述活性炭材料，加入pH为7、铅离子浓度为10mg/L的废液中，测定活性炭对铅离子的吸附率为22.32％。
取上述50mL经冰乙酸预处理后过滤所得的滤液，加入1.5g柠檬酸于80℃、200r/min下搅拌8h，然后在900℃煅烧1h获得碳酸钙晶须。测定得晶须直径为290nm、长为7μm、白度为84.2％、吸油量为45mL/100g。
实施例8
取6g粉碎后的卫生纸放入90mL浓度为75％的乙醇溶液中，于60℃搅拌2h，然后过滤；将滤饼转移至180mL浓度为7mol/L的冰乙酸溶液中，于60℃搅拌2h，随后过滤；将冰乙酸预处理后的废纸张与4g Amberlyst-15浸渍于200mL去离子水中，于60℃搅拌1.5h，随后静置过筛、过滤，并用50℃的去离子水洗涤至中性，最后于100℃干燥12h，获得预处理后的卫生纸。
取1g上述预处理后的卫生纸与0.2g磷酸活化活性炭进行机械混合，并在260℃、氮气氛围下快速热解20s，得到挥发性组分和固体炭。挥发性组分经冷凝获得液体产物，液体产物产率为53.82％，通过气相色谱分析其中左旋葡萄糖酮的含量，计算得知左旋葡萄糖酮的产率为17.85％，左旋葡萄糖酮在有机液体产物中的选择性为80.13％。热解所得固体炭，在N2氛围下于15℃/min升温至900℃，待冷却至室温后用60℃的去离子水洗涤至中性，最后于100℃干燥12h，即可获得活性炭材料。
取0.4g上述活性炭材料，加入pH为7、铅离子浓度为10mg/L的废液中，测定活性炭对铅离子的吸附率为38.62％。
取上述50mL经冰乙酸预处理后过滤所得的滤液，加入1g柠檬酸于60℃、280r/min下搅拌11h，然后在700℃煅烧2h获得碳酸钙晶须。测定得晶须直径为330nm、长为4μm、白度为74.6％、吸油量为31mL/100g。
实施例9
取6g粉碎后的打印纸放入120mL浓度为95％的乙醇溶液中，于50℃搅拌2.5h，然后过滤；将滤饼转移至150mL浓度为5mol/L的冰乙酸溶液中，于90℃搅拌1h，随后过滤；将冰乙酸预处理后的废纸张与7g Amberlyst-15浸渍于240mL去离子水中，于70℃搅拌2h，随后静置过筛、过滤，并用50℃的去离子水洗涤至中性，最后于110℃干燥24h，获得预处理后的打印纸。
取1g上述预处理后的打印纸与0.25g磷酸活化活性炭进行机械混合，并在240℃、氮气氛围下快速热解20s，得到挥发性组分和固体炭。挥发性组分经冷凝获得液体产物，液体产物产率为51.66％，通过气相色谱分析其中左旋葡萄糖酮的含量，计算得知左旋葡萄糖酮的产率为15.82％，左旋葡萄糖酮在有机液体产物中的选择性为60.34％。热解所得固体炭，在N2氛围下于8℃/min升温至600℃，待冷却至室温后用70℃的去离子水洗涤至中性，最后于110℃干燥24h，即可获得活性炭材料。
取0.4g上述活性炭材料，加入pH为7、铅离子浓度为10mg/L的废液中，测定活性炭对铅离子的吸附率为39.46％。
取上述50mL经冰乙酸预处理后过滤所得的滤液，加入1g柠檬酸于70℃、170r/min下搅拌8h，然后在500℃煅烧1h获得碳酸钙晶须。测定得晶须直径为620nm、长为4μm、白度为70.3％、吸油量为26mL/100g。
实施例10
取6g粉碎后的书纸放入180mL浓度为95％的乙醇溶液中，于40℃搅拌4h，然后过滤；将滤饼转移至100mL浓度为8mol/L的冰乙酸溶液中，于50℃搅拌3.5h，随后过滤；将冰乙酸预处理后的废纸张与9g Amberlyst-15浸渍于100mL去离子水中，于70℃搅拌2h，随后静置过筛、过滤，并用50℃的去离子水洗涤至中性，最后于105℃干燥18h，获得预处理后的书纸。
取1g上述预处理后的书纸与0.33g磷酸活化活性炭进行机械混合，并在400℃、氮气氛围下快速热解20s，得到挥发性组分和固体炭。挥发性组分经冷凝获得液体产物，液体产物产率为41.23％，通过气相色谱分析其中左旋葡萄糖酮的含量，计算得知左旋葡萄糖酮的产率为13.28％，左旋葡萄糖酮在有机液体产物中的选择性为45.38％。热解所得固体炭，在N2氛围下于13℃/min升温至700℃，待冷却至室温后用80℃的去离子水洗涤至中性，最后于105℃干燥18h，即可获得活性炭材料。
取0.4g上述活性炭材料，加入pH为7、铅离子浓度为10mg/L的废液中，测定活性炭对铅离子的吸附率为53.52％。
取上述50mL经冰乙酸预处理后过滤所得的滤液，加入2g柠檬酸于80℃、250r/min下搅拌9h，然后在800℃煅烧3h获得碳酸钙晶须。测定得晶须直径为280nm、长为15μm、白度为91.1％、吸油量为58mL/100g。
实施例11
取6g粉碎后的报纸放入140mL浓度为80％的乙醇溶液中，于60℃搅拌2h，然后过滤；将滤饼转移至140mL浓度为5mol/L的冰乙酸溶液中，于60℃搅拌4h，随后过滤；将冰乙酸预处理后的废纸张与11g Amberlyst-15浸渍于150mL去离子水中，于60℃搅拌2h，随后静置过筛、过滤，并用50℃的去离子水洗涤至中性，最后于105℃干燥12h，即可获得预处理后的报纸。
取1g上述预处理后的报纸与0.2g磷酸活化活性炭进行机械混合，并在260℃、氮气氛围下快速热解20s，得到挥发性组分和固体炭。挥发性组分经冷凝获得液体产物，液体产物产率为48.28％，通过气相色谱分析其中左旋葡萄糖酮的含量，计算得知左旋葡萄糖酮的产率为15.95％，左旋葡萄糖酮在有机液体产物中的选择性为65.78％。热解所得固体炭，在N2氛围下于10℃/min升温至800℃，待冷却至室温后用60℃的去离子水洗涤至中性，最后于105℃干燥12h，即可获得活性炭材料。
取0.4g上述活性炭材料，加入pH为7、铅离子浓度为10mg/L的废液中，测定活性炭对铅离子的吸附率为66.64％。
取上述50mL经冰乙酸预处理后过滤所得的滤液，加入2.5g柠檬酸于50℃、300r/min下搅拌12h，然后在600℃煅烧1.5h获得碳酸钙晶须。测定得晶须直径为580nm、长为6μm、白度为71.5％、吸油量为33mL/100g。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改，等同替换、改进等，均应包含在本发明的范围之内。

Claims (10)

1.一种废纸张高值化利用的方法，其特征在于，以粉碎后的废纸张为原料，依次经乙醇、冰乙酸、Amberlyst-15预处理后，过滤；将过滤后的固体再用去离子水洗涤至中性，并干燥；随后将干燥后的固体与催化剂按照质量比为(1∶5)～(6∶1)进行机械混合，在无氧条件下于220～400℃进行快速热解，热解反应时间不超过30s，热解产生的挥发性组分经冷凝后得到富含左旋葡萄糖酮的液体产物；热解得到的固体产物在N2氛围下升温至600～900℃进行高温活化，待冷却至室温后用去离子水洗涤至中性，干燥后可得高效吸附铅离子的活性炭；
在预处理后的滤液中加入柠檬酸搅拌形成乳白色胶体，然后用去离子水反复洗涤至中性，干燥后得到含钙中间体粉末，最后在500～900℃下煅烧得到碳酸钙晶须。
2.根据权利要求1所述的一种废纸张高值化利用的方法，其特征在于，所述废纸张包括打印纸、书纸、报纸、餐巾纸和卫生纸中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种废纸张高值化利用的方法，其特征在于，所述乙醇预处理是指将粉碎后的废纸张按照固液比为(1∶10)～(1∶30)(g/mL)浸渍于乙醇溶液中，并于30～70℃搅拌2～5h，随后过滤。
4.根据权利要求3所述的一种废纸张高值化利用的方法，其特征在于，所述冰乙酸预处理是指将乙醇预处理后的废纸张按照固液比为(1∶10)～(1∶30)(g/mL)浸渍于冰乙酸溶液中，并于30～90℃搅拌2～5h，随后过滤。
5.根据权利要求4所述的一种废纸张高值化利用的方法，其特征在于，所述Amberlyst-15预处理是指将冰乙酸预处理后的废纸张和Amberlyst-15按质量比(2∶1)～(1∶2)浸渍于一定量的去离子水中，并于40～90℃搅拌0.5～3h，随后静置过筛，并过滤。
6.根据权利要求5所述的一种废纸张高值化利用的方法，其特征在于，冰乙酸预处理后的废纸张与去离子水的固液比为(1∶15)～(1∶40)(g/mL)。
7.根据权利要求1所述的一种废纸张高值化利用的方法，其特征在于，所述柠檬酸的加入量与滤液的固液比满足(1∶20)～(1∶50)(g/mL)。
8.根据权利要求1所述的一种废纸张高值化利用的方法，其特征在于，所述催化剂包括磷酸活化活性炭或磷镍改性MCM-41分子筛。
9.根据权利要求1所述的一种废纸张高值化利用的方法，其特征在于，所述固体产物高温活化的升温速率为5～20℃/min。
10.根据权利要求1所述的一种废纸张高值化利用的方法，其特征在于，所述含钙中间体粉末煅烧时间为1～3h。
CN202210670790.9A 2022-06-14 2022-06-14 一种废纸张高值化利用的方法 Pending CN114853776A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210670790.9A CN114853776A (zh) 2022-06-14 2022-06-14 一种废纸张高值化利用的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210670790.9A CN114853776A (zh) 2022-06-14 2022-06-14 一种废纸张高值化利用的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114853776A true CN114853776A (zh) 2022-08-05

Family

ID=82623983

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210670790.9A Pending CN114853776A (zh) 2022-06-14 2022-06-14 一种废纸张高值化利用的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114853776A (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112645962A (zh) * 2020-11-24 2021-04-13 中国科学院广州能源研究所 一种制备左旋葡萄糖酮的方法
CN114560960A (zh) * 2022-03-10 2022-05-31 广东省科学院生物与医学工程研究所 一种纤维素催化热解制备左旋葡聚糖的方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112645962A (zh) * 2020-11-24 2021-04-13 中国科学院广州能源研究所 一种制备左旋葡萄糖酮的方法
CN114560960A (zh) * 2022-03-10 2022-05-31 广东省科学院生物与医学工程研究所 一种纤维素催化热解制备左旋葡聚糖的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王博: "典型生物质催化热解选择性制备左旋葡萄糖酮的研究", 中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ｉ辑, vol. 1, pages 016 - 523 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2020010749A1 (zh) 一种改性氮化碳光催化剂及其制备与光催化氧化木糖合成木糖酸的方法
CN102399201B (zh) 一种固体酸催化制备5-羟甲基糠醛的方法
CN111377890B (zh) 由5-羟甲基糠醛生产2，5-呋喃二甲酸的方法
CN108671960B (zh) 一种高水热稳定性MOFs催化剂、制备及用于纤维素转化制备化学品的方法
CN113385165A (zh) 一种三氧化二钇复合金属氧化物催化剂及其制备方法与应用
CN109289870B (zh) 一种磺化炭及其制备方法和应用
Liu et al. Recyclable Zr/Hf-containing acid-base bifunctional catalysts for hydrogen transfer upgrading of biofuranics: A review
Zuo et al. Biochar catalysts for efficiently 5-Hydroxymethylfurfural (HMF) synthesis in aqueous natural deep eutectic solvent (A-NADES)
CN114272932B (zh) 一种镍铈生物炭催化剂及其制备方法、应用
CN102284304A (zh) 一种乙炔法合成醋酸乙烯用高效催化剂的制备方法
CN112844409B (zh) 生物质秸秆基磁性固体酸催化剂的制备方法及应用
CN113289692B (zh) 一种磁性生物质固体催化剂及其制备和应用
Wang et al. Preparation of a carbon microsphere–based solid acid application to waste frying oil transesterification
CN113527703A (zh) 金属碳基配位聚合物、制备方法及其在合成2,5-呋喃二甲醇中的用途
CN114853776A (zh) 一种废纸张高值化利用的方法
CN114570389B (zh) 一种磺酸基碳催化剂及其制备方法和应用
CN103977820A (zh) 利用生物质水解液化残渣制备磁性纳米固体酸催化剂的方法
CN115138392B (zh) 富含含氧官能团的多功能生物炭催化剂及制备方法
CN114917942B (zh) 一种一维纳米棒状氮化碳光催化剂的制备方法及其在光催化氧化单糖合成乳酸中的应用
CN114700065B (zh) 一种废旧树脂碳球型复合臭氧催化剂及其制备方法和应用
CN108993605B (zh) 一种内含片状纳米ZnO的再生纤维素小球及其制备方法
CN115724813B (zh) 一种制备2,5-呋喃二甲酸的方法
CN111420661A (zh) 一种双金属固体碱性纳米催化剂及其制备方法与应用
Ji et al. Regulation of oxygen-containing functional groups of dual acid core-shell carbon-based catalysts and induction of xylose hydrothermal conversion
CN102675086B (zh) 一种添加阻聚剂的固体酸催化汽爆秸秆短纤维制备乙酰丙酸的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination