CN116263035A - 一种回收occ制浆过程中二次淀粉的方法和应用 - Google Patents
一种回收occ制浆过程中二次淀粉的方法和应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种用于回收OCC制浆中二次淀粉的方法,包括以下步骤:S1获取至少再循环纤维和二次纤维制浆流、S2向纸浆流中加入淀粉酶抑制剂和生物杀伤剂、S3添加促凝剂与固定剂以及微米纤维素,使微米纤维素与二次淀粉结合后,经过三种助剂的助留,回收二次淀粉,并用以提高成纸物理性能。本发明方法通过使用淀粉酶抑制剂和生物杀伤剂来防止二次淀粉降解,然后通过促凝剂与固定剂及微米纤维素对二次淀粉进行回收利用,从而起到增强成纸物理性能,减少表面施胶淀粉用量,大大减少待添加新淀粉的量,降低待处理废水的COD,从而大大的降低了废水的处理的成本。
Description
技术领域
本发明属于制浆造纸技术领域,尤其是一种回收OCC制浆过程中二次淀粉的方法和应用。
背景技术
废旧瓦楞纸(OCC)通常用作瓦楞纸板的原材料。由于瓦楞纸板大多数需要进行表面施胶,且瓦楞结构需要淀粉胶进行粘合。从而导致旧瓦楞纸(OCC)原料除了纤维之外还包含大量的淀粉。经过碎浆处理后,该部分淀粉从纤维上脱落进入白水中。这些淀粉通常不带电,且粒径较小,较难保留在纤维上,称之为二次淀粉。因此,该部分低分子量的二次淀粉会保留在制浆和造纸工艺的水循环中,不断的富集,增加了微生物生长的风险,由于淀粉是各种微生物的营养物质,而微生物的产生会给纸张的性能带来一系列的问题,微生物分泌的酸性物质会降低整个体系的pH,pH的降低又会促进微生物的生长。微生物在槽和机器框架的表面上生成粘液、生物膜,会导致纸的瑕疵,例如斑点和孔,或者在粘液块脱落时纸幅断裂。在废水处理中,二次淀粉的富集会导致废水中的COD,增加废水的处理成本。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足之处,提供一种回收OCC制浆过程中二次淀粉的方法和应用。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
一种用于回收OCC制浆过程中二次淀粉的方法,所述方法包括如下步骤:
S1:获取包含水相和分散于水相中的至少含有再循环纤维和二次淀粉的纸浆流;
S2:在S1获取到的纸浆流中加入淀粉酶抑制剂和生物杀伤剂;其中:淀粉酶抑制剂和生物杀伤剂的质量比为1:1~100:1,所述淀粉酶抑制剂的使用浓度为0.01mol/L~0.1mol/L,所述生物杀伤剂的使用浓度为0.1mol/L~1mol/L;
S3:将微米纤维素添加到S2处理后的纸浆流中,使微米纤维素与二次淀粉相互作用形成附聚物,得到纸浆流;其中:微米纤维素添加的质量分数为1~20%;
S4:将阳离子促凝剂与固定剂添加至S3处理后的纸浆流中,使促凝剂与固定剂和附聚物结合,从而留着于纸张中,经过三种助剂的助留,回收二次淀粉,并用以提高成纸物理性能。
进一步地,在S1步骤中的二次淀粉为氧化淀粉或酸改性淀粉或酶改性淀粉或热改性淀粉,且氧化淀粉的重均分子量为200000~5000000g/mol,酸改性淀粉、酶改性淀粉的重均分子量为20000~2000000g/mol;
或者,所述淀粉酶抑制剂的添加量为0.1%~5%(以纸浆流体积百分比计算),所述生物杀伤剂的添加量为0.1%~10%(以纸浆流体积百分比计算)
或者,在S2步骤中的淀粉酶抑制剂为铜离子抑制剂、锌离子抑制剂、锂离子抑制剂、锰离子抑制剂中的一种或二种以上的混合物;
或者,淀粉酶抑制剂和生物杀伤剂的质量比为2:1。
进一步地,所述氧化定粉的重均分子量为300000~4000000g/mol,酸改性淀粉、酶改性淀粉的重均分子量为50000~200000g/mol。
进一步地,在S2步骤中的生物杀伤剂为氧化性生物杀伤剂或非氧化性生物杀伤剂。
进一步地,所述氧化性生物杀伤剂为单氯胺、二氧化氯、过甲酸、过乙酸、碱和碱土次氯酸盐类以及与氧化剂组合的N-氢化合物类中的一种或二种的混合物或至少二种的混合物。
进一步地,在pH等于7的环境下,所述阳离子促凝剂的电荷密度不低于2meq/g。
进一步地,所述阳离子促凝剂为膨润土、胶体二氧化硅、固定剂中的一种或两种以上。
进一步地,所述固定剂为聚二烯丙基二甲基氯化铵、聚胺、聚乙烯胺、阳离子聚丙烯酰胺、聚乙烯亚胺、聚酰胺-表氯醇、聚氯化铝、明矾、凹凸棒土、甲基丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵中的一种或两种以上的混合物。
进一步地,在S3步骤中的微米纤维素通过如下步骤制备而成:
S31:获取废旧瓦楞纸纤维,将废旧瓦楞纸纤维进行简单的碎浆处理,废旧瓦楞纸纤维的质量浓度为5~10%;将调好浆浓的废旧瓦楞纸纤维放置于PFI磨中进行磨浆,磨浆参数为5000转~15000转;
S32将磨好的废旧瓦楞纸纤维取出,加入蒸馏水调节浆浓的质量浓度为0.1%~1%用以高压均质,高压均质的时间为5~30min,高压均质的压力为10~200MPa,得到微米纤维素;
或者,在S4步骤中的促凝剂与固定剂为聚合氯化铝、阳离子聚丙烯酰胺与凹凸棒土的混合物;其中,聚合氯化铝用量为1%~10%(以纸浆流中纤维的绝干质量百分比计算),阳离子聚丙烯酰胺用量为0.1%~1%(以纸浆流中纤维的绝干质量百分比计算),凹凸棒土用量为1%~10%(以纸浆流中纤维的绝干质量百分比计算)。
其中阳离子聚丙烯酰胺与凹凸棒土为固定剂,主要作用为吸附保留二次淀粉,聚合氯化铝的作用为促凝剂,起到稳定微米纤维素与固定剂的作用,使微米纤维素与固定剂能够同时发挥作用。
如上所述的方法在制浆过程中二次淀粉处理方面中的应用。
本发明取得的优点和积极效果为:
1、本发明方法通过使用淀粉酶抑制剂和生物杀伤剂来防止二次淀粉降解,然后通过促凝剂与固定剂及微米纤维素对二次淀粉进行回收利用,从而起到增强成纸物理性能,减少表面施胶淀粉用量,大大减少待添加新淀粉的量,降低待处理废水的COD,从而大大的降低了废水的处理的成本。
2、本发明方法中使用到了微米纤维素与二次淀粉,微米纤维素虽能与二次淀粉结合,但单独使用其吸附淀粉的能力依然有限,同理,固定剂与促凝剂的吸附能力同样有限,故需将二者同时添加,使促凝剂与固定剂能将微米纤维素与二次淀粉同时留着于纸张中,起到提高物理性能的作用。二者协同作用能够起到更好的效果。
3、本发明方法通过S1获取至少再循环纤维和二次淀粉的纸浆流、S2向纸浆流中加入淀粉酶抑制剂和生物杀伤剂、S3使微米纤维素与二次淀粉相互作用形成附聚物、S4使用促凝剂与固定剂回收附聚物中二次淀粉用于提高成纸的物理性能。由于生物杀伤剂有效地减少微生物的繁殖,并减少新淀粉酶的产生,从而降低或防止淀粉的降解,淀粉酶抑制剂能抑制淀粉酶的形成使其失活的物质,因此,通过使用淀粉酶抑制剂和生物杀伤剂来防止二次淀粉降解,然后通过微米纤维素与二次淀粉相互作用形成附聚物,从而改善二次淀粉的保留性,具体的,微米纤维素在循环中的无离子特性粒径较小的二次淀粉产生吸附,微米纤维素上吸附足够的二次淀粉后,形成足够大的附聚物,以保留在形成的纸幅上,从而增加了纸张的成纸强度,减少表面施胶淀粉的用量,大大减少了待添加的新淀粉的量,同时降低了待处理废水的COD,经过处理后形成的制浆废水比未处理前形成的废水COD值降低至少20%,从而大大的降低了废水的处理成本。
4、本发明方法在S3处理后的纸浆流中加入阳离子促凝剂,用于改善二次淀粉在纤维上的保留性。
5、本发明方法能够有效地防止二次淀粉降解,将二次淀粉进行保留,并将二次淀粉用于提高纸张强度。
6、本发明方法首先使用杀菌剂与淀粉酶抑制剂协同添加抑制OCC制浆过程中二次淀粉的降解。将二次淀粉的降解率从83.3%降低至10.6%。(具体步骤见实施例1)然后通过添加微米纤维素与助剂,将OCC制浆过程中的二次淀粉留着率从未添加助剂时的4.32%提高至33.73%。三种助剂均为造纸生产中常用的化学助剂,在本方法中起到大幅提高二次淀粉留着率的作用。添加三种助剂使二次淀粉的留着率从为添加时的4.32%提高至24.01%。(具体步骤见实施例2)。
7、本发明方法中所使用的微米纤维素的制备方法简便,仅需机械处理制备获得,成本低,无化学药品污染,所用原料为OCC废纸纤维,原料易获取。其中微米纤维素起到了少量提高二次淀粉留着率、大幅提高成纸物理性能的作用。添加微米纤维素后,淀粉的留着率从只添加三种助剂的24.01%提高至33.73%,(具体步骤见实施例3)达到最大留着率。同时微米纤维素的添加还能与二次淀粉结合,提高纸张的物理性能。协同添加二次淀粉与微米纤维素后,纸张的物理性能在环压、耐折、抗张、耐破等方面均有明显提升。其中环压增幅46.43%,耐折增幅91.17%,抗张增幅27.71%,耐破增幅41.74%。(具体步骤见实施例4)三种助剂与微米纤维素协同添加时,不但能大幅度提高二次淀粉的留着率,还能大幅提高纸张的物理性能。其中其中环压增幅88.46%,耐折增幅152.40%,抗张增幅54.23%,耐破增幅70.7%。(具体步骤见实施例5)。
附图说明
图1为本发明中CPAM与凹凸棒土用量对二次淀粉留着率的影响图;
图2为本发明中MFC用量对二次淀粉留着率的影响图;
图3为本发明中MFC与二次淀粉结合作用对纸张物理性能影响图;
图4为本发明中三种助剂与微米纤维素的添加对纸张物理性能的影响图。
具体实施方式
下面结合实施例,对本发明进一步说明,下属实施例是叙述性的,不是限定性的,不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。
具体实施例中所涉及的各种实验操作,均为本领域的常规技术,本文中没有特别注释的部分,本领域的普通技术人员可以参照本发明申请日之前的各种常用工具书、科技文献或相关的说明书、手册等予以实施。
一种用于回收OCC制浆过程中二次淀粉的方法,所述方法包括如下步骤:
S1:获取包含水相和分散于水相中的至少含有再循环纤维和二次淀粉的纸浆流;
S2:在S1获取到的纸浆流中加入淀粉酶抑制剂和生物杀伤剂;其中:淀粉酶抑制剂和生物杀伤剂的质量比为1:1~100:1,所述淀粉酶抑制剂的使用浓度为0.01mol/L~0.1mol/L,所述生物杀伤剂的使用浓度为0.1mol/L~1mol/L;
S3:将微米纤维素添加到S2处理后的纸浆流中,使微米纤维素与二次淀粉相互作用形成附聚物,得到纸浆流;其中:微米纤维素添加的质量分数为1~20%;
S4:将阳离子促凝剂与固定剂添加至S3处理后的纸浆流中,使促凝剂与固定剂和附聚物结合,从而留着于纸张中,经过三种助剂的助留,回收二次淀粉,并用以提高成纸物理性能。
较优地,在S1步骤中的二次淀粉为氧化淀粉或酸改性淀粉或酶改性淀粉或热改性淀粉,且氧化淀粉的重均分子量为200000~5000000g/mol,酸改性淀粉、酶改性淀粉的重均分子量为20000~2000000g/mol;
或者,所述淀粉酶抑制剂的添加量为0.1%~5%(以纸浆流体积百分比计算),所述生物杀伤剂的添加量为0.1%~10%(以纸浆流体积百分比计算)
或者,在S2步骤中的淀粉酶抑制剂为铜离子抑制剂、锌离子抑制剂、锂离子抑制剂、锰离子抑制剂中的一种或二种以上的混合物;
或者,淀粉酶抑制剂和生物杀伤剂的质量比为2:1。
较优地,所述氧化定粉的重均分子量为300000~4000000g/mol,酸改性淀粉、酶改性淀粉的重均分子量为50000~200000g/mol。
较优地,在S2步骤中的生物杀伤剂为氧化性生物杀伤剂或非氧化性生物杀伤剂。
较优地,所述氧化性生物杀伤剂为单氯胺、二氧化氯、过甲酸、过乙酸、碱和碱土次氯酸盐类以及与氧化剂组合的N-氢化合物类中的一种或二种的混合物或至少二种的混合物。
较优地,在pH等于7的环境下,所述阳离子促凝剂的电荷密度不低于2meq/g。
较优地,所述阳离子促凝剂为膨润土、胶体二氧化硅、固定剂中的一种或两种以上。
较优地,所述固定剂为聚二烯丙基二甲基氯化铵、聚胺、聚乙烯胺、阳离子聚丙烯酰胺、聚乙烯亚胺、聚酰胺-表氯醇、聚氯化铝、明矾、凹凸棒土、甲基丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵中的一种或两种以上的混合物。
较优地,在S3步骤中的微米纤维素通过如下步骤制备而成:
S31:获取废旧瓦楞纸纤维,将废旧瓦楞纸纤维进行简单的碎浆处理,废旧瓦楞纸纤维的质量浓度为5~10%;将调好浆浓的废旧瓦楞纸纤维放置于PFI磨中进行磨浆,磨浆参数为5000转~15000转;
S32将磨好的废旧瓦楞纸纤维取出,加入蒸馏水调节浆浓的质量浓度为0.1%~1%用以高压均质,高压均质的时间为5~30min,高压均质的压力为10~200MPa,得到微米纤维素;
或者,在S4步骤中的促凝剂与固定剂为聚合氯化铝、阳离子聚丙烯酰胺与凹凸棒土的混合物;其中,聚合氯化铝用量为1%~10%(以纸浆流中纤维的绝干质量百分比计算),阳离子聚丙烯酰胺用量为0.1%~1%(以纸浆流中纤维的绝干质量百分比计算),凹凸棒土用量为1%~10%(以纸浆流中纤维的绝干质量百分比计算)。
其中阳离子聚丙烯酰胺与凹凸棒土为固定剂,主要作用为吸附保留二次淀粉,聚合氯化铝的作用为促凝剂,起到稳定微米纤维素与固定剂的作用,使微米纤维素与固定剂能够同时发挥作用。
如上所述的方法在制浆过程中二次淀粉处理方面中的应用。
具体地,相关的制备及检测如下:
一种用于处理OCC制浆过程中二次淀粉的方法,包括以下步骤:
S1:获取包含水相和分散于水相中的至少再循环纤维和二次淀粉的纸浆流;
S2:在S1获取到的纸浆流中加入淀粉酶抑制剂和生物杀伤剂,其中:淀粉酶抑制剂和生物杀伤剂的质量比为1:1~100:1;
S3:将纸浆纤维经过高压均质制备得到的微米纤维素添加在S2处理后的纸浆流中,使微米纤维素与二次淀粉相互作用形成附聚物,其中:微米纤维素的质量分数为0%~20%。
S4:将一种或多种阳离子促凝剂及固定剂添加至S3处理后的纸浆流中,使促凝剂与固定剂与附聚物结合,从而留着于纸张中。
通过S1获取至少再循环纤维和二次淀粉的纸浆流、S2向纸浆流中加入淀粉酶抑制剂和生物杀伤剂、S3使微米纤维素与二次淀粉相互作用形成附聚物、S4使用促凝剂与固定剂回收附聚物中二次淀粉用于提高成纸的物理性能。由于生物杀伤剂有效的减少微生物的繁殖,并减少新淀粉酶的产生,从而降低或防止淀粉的降解,淀粉酶抑制剂能抑制淀粉酶的形成使其失活的物质,因此,通过使用淀粉酶抑制剂和生物杀伤剂来防止二次淀粉降解,然后通过微米纤维素与二次淀粉相互作用形成附聚物,从而改善二次淀粉的保留性,具体的,微米纤维素在循环中的无离子特性粒径较小的二次淀粉产生吸附,微米纤维素上吸附足够的二次淀粉后形成足够大的附聚物以保留在形成的纸幅上,从而增加了纸张的成纸强度减少表面施胶淀粉的用量,大大减少了待添加的新淀粉的量,同时降低了待处理废水的COD,经过处理后形成的制浆废水比未处理前形成的废水COD值降低至少20%,从而大大地降低了废水的处理的成本。
由于二次淀粉的主要来源为废旧瓦楞纸板,二次淀粉是低分子量淀粉且无离子特性,由于施教对粘度有要求,一般为将淀粉降解为所需分子量,因此,在S1步骤中的二次淀粉可为氧化淀粉或酸改性淀粉或酶改性淀粉或热改性淀粉,且氧化定粉的重均分子量为200000~5000000g/mol,优选为300000~4000000g/mol,酸改性淀粉酶改性淀粉的重均分子量为20000~2000000g/mol,优选为50000~200000g/mol。
淀粉酶抑制剂是抑制淀粉酶的形成使其失活的物质,在S2步骤中的淀粉酶抑制剂为铜离子抑制剂、锌离子抑制剂、锂离子抑制剂、锰离子抑制剂中的一种或二种的混合物或至少二种的混合物,本实施例中的淀粉酶抑制剂优先采用铜离子抑制剂,具体的,铜离子的来源可是无机或有机铜化合物,优选的,铜离子源选自CuO、Cu2O、CuS、Cu2S、Cu(NO3)2、CuCl、CuCl2、Cu2SO3、CuSO4、Cu2SO3、Cu2P2O7、CuSCN、Cu2(OH)2CO3、(CH3COO)2Cu、Cu(OH)2、CuI、CuBr2、Cu3(PO4)2、Cu(NO)2、Cu(OH)2,在本发明的一个实施例中,所述铜离子的浓度为1~1000ppm,特别是10~500ppm浓度的铜离子,优选20~200ppm,其中,ppm指每体积的浆料的活性化合物的重量,浆料包括固体物质,或,铜离子的浓度为0.1~1000mg/L,特别的2~800mg/L的铜离子,优选采用50~100mg/L的铜离子。
生物杀伤剂有效的减少微生物的繁殖,并减少新淀粉酶的产生,从而降低或防止淀粉的降解,在S2步骤中的生物杀伤剂为氧化性生物杀伤剂或非氧化性生物杀伤剂,生物杀伤剂为氧化性生物杀伤剂,添加的氧化性生物杀伤剂的浓度为0.1~1000mg/L,特别的采用0.5~100mg/L,本实施例优先采用0.7~50mg/L,或,氧化性生物杀伤剂的浓度为0.1~100ppm,特别是0.1~50ppm,本实施例优先采用0.1~15ppm,且所述氧化性生物杀伤剂为单氯胺、二氧化氯、过甲酸、过乙酸、碱和碱土次氯酸盐类以及与氧化剂组合的N-氢化合物类中的一种或二种的混合物或至少二种的混合物,本实施例优先采用单氯胺。
微米纤维素能有效地与二次纤维结合。相比纳米纤维素,其优势在于制备简便。仅依靠磨浆与高压均质即可制备,无需化学反应,减少化学试剂的使用,降低水污染,且均质所需压力较小,节约制备所需能源。
本实施例中的微米纤维素的质量分数优选为0~15%,更优选为0~5%,在S3步骤中的微米纤维素通过以下步骤制备而成:
S31:获取废旧瓦楞纸纤维,将废旧瓦楞纸纤维进行简单的碎浆处理,废旧瓦楞纸纤维的浓度为5~10%。将调好浆浓的废旧瓦楞纸纤维放置于PFI磨中进行磨浆。磨浆参数为5000转~15000转:
S32将磨好的废旧瓦楞纸纤维取出,加入蒸馏水调节浆浓用以高压均质,高压均质的时间为5~30min,高压均质的压力为10~200MPa;
微米纤维素虽能与二次淀粉结合,但单独使用其吸附淀粉的能力依然有限,同理,固定剂与促凝剂的吸附能力同样有限,故需将二者同时添加,使促凝剂与固定剂能将微米纤维素与二次淀粉同时留着于纸张中,起到提高物理性能的作用。二者协同作用能够起到更好的效果。
在S3处理后的纸浆流中加入阳离子促凝剂,不仅能用于改善二次淀粉在纤维上的保留性,而且能显著的提高瓦楞原纸的物理性能,在添加微米纤维素之后添加阳离子促凝剂使得二次淀粉结合在微米纤维素上形成的附聚物能保留在纤维上,在pH等于7的环境下,所述阳离子促凝剂的电荷密度不低于2meq/g,所述阳离子促凝剂为膨润土或胶体二氧化硅或固定剂,所述固定剂为聚二烯丙基二甲基氯化铵、聚胺、聚乙烯胺、阳离子聚丙烯酰胺、聚乙烯亚胺、聚酰胺-表氯醇、聚氯化铝、明矾、凹凸棒土、甲基丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵中的一种或二种的混合物或至少二种的混合物,本实施例中,促凝剂优先采用聚氯化铝、阳离子聚丙烯酰胺与凹凸棒土的混合物。
优选的,在S4步骤中的促凝剂与固定剂为聚氯化铝、阳离子聚丙烯酰胺与凹凸棒土的混合物。其中聚合氯化铝用量为0%~10%,阳离子聚丙烯酰胺用量为0%~1%,凹凸棒土用量为0%~10%。
其中阳离子聚丙烯酰胺与凹凸棒土为固定剂,主要作用为吸附保留二次淀粉,聚合氯化铝的作用为促凝剂,起到稳定微米纤维素与固定剂的作用,使微米纤维素与固定剂能够同时发挥作用。
最后,可将淀粉酶抑制剂、生物杀伤剂和微米纤维素加入到含二次淀粉并且包含微生物的位置,可被添加到损纸系统、纸浆、纸浆储存槽、进入制浆机的水中,或制浆机、储水槽或损纸或纸浆储存槽之前的管线,特别地,根据本发明的方法可以用于含二次淀粉的再循环纤维的制浆和/或损纸系统中;淀粉酶抑制剂、生物杀伤剂和微米纤维素可直接加入到纸浆流中,或者可以首先加入到含水工艺流中,稍后与纸浆流结合,也可将淀粉酶抑制剂、生物杀伤剂和微米纤维素加入到纸浆流和一个或多个含水工艺流中;可将淀粉酶抑制剂和生物杀伤剂和微米纤维素同时或依次加入至纸浆或工艺流中;在本发明的一个实施方案中,在添加微米纤维素之前添加淀粉酶抑制剂和生物杀伤剂;添加淀粉酶抑制剂和生物杀伤剂是优选的,因为它使二次淀粉的进一步降解最小化,并且可以改善二次淀粉的凝结,并由此改善二次淀粉对于再循环纤维的保留性;根据本发明的一个实施方案,至少一种促凝剂与微米纤维素同时添加或者在将微米纤维素添加到纸浆流或工艺流之后添加。
实施例1
该实施例探究了生物杀伤剂与淀粉酶抑制剂对OCC制浆中二次淀粉降解率的影响,具体实施步骤如下:
S1:将收集到的来自OCC瓦楞纸板生产线中网前箱的浆料中添加淀粉用以培养微生物,添加的淀粉经过90℃糊化30min,糊化浓度为4%(质量百分比),淀粉添加量为每1L浆料添加10ml淀粉;
S2:将添加了淀粉的浆料放置于45℃、200rpm摇床中培养16h,以诱导微生物的滋生;培养完成后取出浆料,置于抽滤机中抽滤,在滤液中加入制备出的二次淀粉,添加至二次淀粉浓度为0.5g/L,以模拟OCC的淀粉环境;
S3:将制备好的滤液分成100ml一份,共5份。将杀菌剂氯胺配置成浓度为0.01mol/L的溶液,淀粉酶抑制剂为浓度相同的铜离子溶液。五份滤液中,其中一份为空白对照组,两份分别单独添加淀粉酶抑制剂、生物杀伤剂,剩下两份分别以杀菌剂比淀粉酶抑制剂的质量比例1:1与1:2添加,杀菌剂与抑制剂的添加量均为每份5ml。通过紫外分光光度计法测量4小时及24小时二次淀粉的降解率。
上述步骤S2中的二次淀粉为经过酶解后的淀粉涂布于锡纸上将其刮落后得到的淀粉,模拟了纸张的施胶过程,将10%固含的淀粉放置于500ml三口烧瓶中,在45℃水浴锅中搅拌5min,搅拌速度为300rpm,搅拌5min后,加入淀粉质量含量0.02%的固体淀粉酶,继续搅拌5min,搅拌完成之后调节水浴锅升温至90℃并保温30min,将制备的酶解淀粉使用涂布机均匀的涂于锡纸表面,放于105℃烘箱中干燥5min,取出用刮刀刮落得到二次淀粉。
表1
由表1可得出,当不添加任何东西时,淀粉在4h时会降解83.3%,24h之后会降解97.6%。在单独添加铜离子抑制剂和氯胺时,二次淀粉的降解率有小幅度下降,单独添加氯胺时4小时降解率下降了5%,24小时降解率下降了4%。单独添加抑制剂时,4小时降解率下降了40.8%,24小时降解率下降了32.1%。而当离子抑制剂和氯胺一起使用时,获得了比单独使用更好的效果,当杀菌剂与抑制剂比例为1:2时,4小时降解率下降了72.7%,24小时降解率下降了83%。由此可以看出,铜离子抑制剂和氯胺一起使用时,二者具有协同作用,二者能够协同抑制OCC制浆过程中二次淀粉的降解。
实施例2
该实例探究了两种固定剂在促凝剂的作用下对OCC制浆中二次淀粉留着率的影响,其中浆料的获取与实施例1中一致,取来自OCC瓦楞纸板生产线中网前箱的浆料。微生物培养方法与实施例1中一致。具体实施步骤如下:
S1:将培养好微生物的浆料取出,在浆料中添加二次淀粉至0.5g/L,添加杀菌剂与抑制剂,添加比例与添加量为实施例1中最后一组,即杀菌剂与抑制剂的质量比例为1:2。将添加了杀菌剂与抑制剂的浆料放置于摇床中以45℃保温4小时,将预处理后的浆料取出备用。
S2:将预处理后的浆料用于动态滤水实验,使用DDA(动态滤水分析仪)测量二次淀粉在纸张上的保留程度。将聚合氯化铝、阳离子聚丙烯酰胺与凹凸棒土按顺序添加至动态滤水仪中,添加时间为,在排水前60s添加聚合氯化铝,排水前40s添加阳离子聚丙烯酰胺,排水前20s添加凹凸棒土,排水前5s停止搅拌,排水开始后,真空度为600mbar,持续35秒,金属丝开口为0.25mm,DDA的搅拌速度为2000rpm。其中聚合氯化铝添加量恒定为1%(以浆料中纤维绝干计算),阳离子聚丙烯酰胺添加量分别为0%、0.02%、0.04%、0.06%、0.08%、0.1%,凹凸棒土添加量分别为0%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1%。以二者各自六种添加量为因素,做交叉实验协同添加至浆料中。
S3:取得DDA实验中获得的滤液,用DDA滤液样品测定二次淀粉含量,从而转化为留着在纸张上的二次淀粉含量,取10ml滤液加入0.3ml碘-碘化钾试剂,在540nm下测量吸光度,根据标准曲线得出滤液二次淀粉浓度,浆料中二次淀粉含量测量方法与上述一致,通过使用方程程(纸浆淀粉-滤液淀粉)/纸浆淀粉×100%来计算淀粉保留性。以添加量为变量,绘制两种固定剂对二次淀粉留着率的影响图。
由图1可看出,当凹凸棒土或阳离子聚丙烯酰胺其中一种添加量较小时,二次淀粉的留着效果均不理想,此时的留着率仅为7.23%。其中阳离子聚丙烯酰胺的用量对二次淀粉的留着起到的作用更大。在添加了凹凸棒土之后,二者协同作用下,最终的留着效果达到了24.01%,与未添加助剂时的留着率4.51%相比提高了19.5%。在聚合氯化铝用量不变的前提下,两种固定剂协同作用对保留淀粉有较大提升。
实施例3
该实例探究了微米纤维素与三种助剂协同添加时对OCC制浆中二次淀粉留着率的影响,其中浆料的获取与预处理实施例2中S1步骤一致。具体实施步骤如下:
S1:将已经经过杀菌剂与抑制剂处理后的浆料取出用于动态滤水实验,三种助剂的添加顺序与实施例2中S2步骤一致。添加量为聚合氯化铝1%、聚丙烯酰胺0.1%、凹凸棒土1%(以上均以浆料中纤维绝干计算)。微米纤维素的添加量分别为1%、2%、3%、4%、5%。添加时间为,在排水前80s添加微米纤维素,在排水前60s添加聚合氯化铝,排水前40s添加阳离子聚丙烯酰胺,排水前20s添加凹凸棒土,排水前5s停止搅拌。DDA排水具体参数与实施例2中S2步骤一致。
S2:取得DDA实验中获得的滤液,测量淀粉留着率方法与实施例2中S3步骤一致。以微米纤维素添加量为变量,绘制其对二次淀粉留着率影响图。
由图2可看出,随着MFC添加量的提升,留着率稳定上升,在添加量为5%时提升幅度下降,此时留着率为33.73%,与未添加MFC时的留着率24.01%(该数据为图1中添加助剂后,二次淀粉的最大留着率)相比,留着率提高了9.72%。可见MFC的添加能进一步提高二次淀粉的留着,由此可见,一种促凝剂两种固定剂与MFC的协同作用能将二次淀粉的留着从7.23%提升至33.73%,微米纤维素能与二次淀粉结合提高其在纸张中的留着。也就是说,微米纤维素与三种助剂共同使用时能够协同提高微米纤维素与二次淀粉的结合,以提高其在纸张中的留着。
实施例4
实施例3中可看出微米纤维素能与二次淀粉结合,提高二次淀粉的留着率,实施例4探究了微米纤维素与二次淀粉协同作用对纸张成纸物理性能的影响,具体步骤如下:
S1:取收集的废旧瓦楞纸(OCC)进行碎浆打浆处理,打浆度提高至30°SR。将打浆后的浆料调节浆浓至质量浓度为1%。调节浆浓后的浆料放置于摇床中45℃保温4小时,使浆料中自带淀粉全部降解,经过处理后的浆料取出备用。
S2:将浆料分为四份,每份2500ml,其中一份为空白对照组,一份仅添加二次淀粉,一份仅添加MFC,一份将二者协同添加。其中二次淀粉添加至终浓度为5g/L,MFC添加量为绝干纤维的5%。将四份浆料使用纸张成型器抄造成定量为70g/m2的纸张,每份十张。
S3:将抄造出的成纸,经过裁剪,分别测量其环压、抗张、耐折、耐破四种物理性能,探究微米纤维素与二次淀粉结合对纸张物理性能的影响。
由图3可看出,在不添加任何助剂时,仅依靠纤维自身对二次淀粉的吸附,所吸附的纤维量较少,物理性能几乎没有提升。微米纤维素由于其自身特性,在添加至纸张时能够明显的提高纸张的物理性能。当微米纤维素与二次淀粉协同添加时,微米纤维素与二次淀粉结合,在自身提高物理性能的基础上进一步使纸张的物理性能得到提升。因此,证明了微米纤维素与二次淀粉能够协同提高纸张的物理性能。
实施例5
该实施例探究了微米纤维素与三种助剂协同添加时对纸张物理性能的影响,其中浆料准备与实施例4中S1步骤一致,具体步骤如下:
S1:将准备好的浆料取出,分成两份,每份2500ml,其中一份为空白对照,另一份添加三种助剂以及微米纤维素与二次淀粉。其中二次淀粉添加至终浓度为5g/L,微米纤维素添加量为5%(以浆料中纤维绝干计算),聚合氯化铝添加量为1%,凹凸棒土添加量为1%,阳离子聚丙烯酰胺添加量为0.1%,添加量均以纸浆流中纤维的绝干质量百分比计算。将配置好的浆料使用纸张成型器抄造成定量为70g/m2的纸张,每份十张。
S2:将抄造出的成纸,经过裁剪,分别测量其环压、抗张、耐折、耐破四种物理性能,探究微米纤维素与二次淀粉结合对纸张物理性能的影响。
由图4可看出,通过添加三种助剂以及MFC,使得纸张的物理性能大幅度上升,除抗张外,其他物理性能参数增加均为接近一倍。其中耐折增加幅度最大,为空白样的252%。由此可见,本发明方法不但能回收白水中的33.73%的二次淀粉,且能大幅度提升物理性能,减少表面施胶淀粉的用量,从两个方面解决二次淀粉问题,减少淀粉的用量。
尽管为说明目的公开了本发明的实施例,但是本领域的技术人员可以理解:在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内,各种替换、变化和修改都是可能的,因此,本发明的范围不局限于实施例所公开的内容。
Claims (10)
1.一种用于回收OCC制浆过程中二次淀粉的方法,其特征在于:所述方法包括如下步骤:
S1:获取包含水相和分散于水相中的至少含有再循环纤维和二次淀粉的纸浆流;
S2:在S1获取到的纸浆流中加入淀粉酶抑制剂和生物杀伤剂;其中:淀粉酶抑制剂和生物杀伤剂的质量比为1:1~100:1,所述淀粉酶抑制剂的使用浓度为0.01mol/L~0.1mol/L,所述生物杀伤剂的使用浓度为0.1mol/L~1mol/L;
S3:将微米纤维素添加到S2处理后的纸浆流中,使微米纤维素与二次淀粉相互作用形成附聚物,得到纸浆流;其中:微米纤维素添加的质量分数为1~20%;
S4:将阳离子促凝剂与固定剂添加至S3处理后的纸浆流中,使促凝剂与固定剂和附聚物结合,从而留着于纸张中。
2.根据权利要求1所述的用于回收OCC制浆过程中二次淀粉的方法,其特征在于:在S1步骤中的二次淀粉为氧化淀粉或酸改性淀粉或酶改性淀粉或热改性淀粉,且氧化淀粉的重均分子量为200000~5000000g/mol,酸改性淀粉、酶改性淀粉的重均分子量为20000~2000000g/mol;
或者,所述淀粉酶抑制剂的添加量为0.1%~5%(以纸浆流体积百分比计算),所述生物杀伤剂的添加量为0.1%~10%(以纸浆流体积百分比计算)
或者,在S2步骤中的淀粉酶抑制剂为铜离子抑制剂、锌离子抑制剂、锂离子抑制剂、锰离子抑制剂中的一种或二种以上的混合物;
或者,淀粉酶抑制剂和生物杀伤剂的质量比为2:1。
3.根据权利要求2所述的用于回收OCC制浆过程中二次淀粉的方法,其特征在于:所述氧化定粉的重均分子量为300000~4000000g/mol,酸改性淀粉、酶改性淀粉的重均分子量为50000~200000g/mol。
4.根据权利要求1所述的用于回收OCC制浆过程中二次淀粉的方法,其特征在于:在S2步骤中的生物杀伤剂为氧化性生物杀伤剂或非氧化性生物杀伤剂。
5.根据权利要求4所述的用于回收OCC制浆过程中二次淀粉的方法,其特征在于:所述氧化性生物杀伤剂为单氯胺、二氧化氯、过甲酸、过乙酸、碱和碱土次氯酸盐类以及与氧化剂组合的N-氢化合物类中的一种或二种的混合物或至少二种的混合物。
6.根据权利要求1所述的用于回收OCC制浆过程中二次淀粉的方法,其特征在于:在pH等于7的环境下,所述阳离子促凝剂的电荷密度不低于2meq/g。
7.根据权利要求6所述的用于回收OCC制浆过程中二次淀粉的方法,其特征在于:所述阳离子促凝剂为膨润土、胶体二氧化硅、固定剂中的一种或两种以上。
8.根据权利要求1所述的用于回收OCC制浆过程中二次淀粉的方法,其特征在于:所述固定剂为聚二烯丙基二甲基氯化铵、聚胺、聚乙烯胺、阳离子聚丙烯酰胺、聚乙烯亚胺、聚酰胺-表氯醇、聚氯化铝、明矾、凹凸棒土、甲基丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵中的一种或两种以上的混合物。
9.根据权利要求1至8任一项所述的用于回收OCC制浆过程中二次淀粉的方法,其特征在于:在S3步骤中的微米纤维素通过如下步骤制备而成:
S31:获取废旧瓦楞纸纤维,将废旧瓦楞纸纤维进行碎浆处理,废旧瓦楞纸纤维的质量浓度为5~10%;将调好浆浓的废旧瓦楞纸纤维放置于PFI磨中进行磨浆,磨浆参数为5000转~15000转;
S32将磨好的废旧瓦楞纸纤维取出,加入蒸馏水调节浆浓的质量浓度为0.1%~1%用以高压均质,高压均质的时间为5~30min,高压均质的压力为10~200MPa,得到微米纤维素;
或者,在S4步骤中的促凝剂与固定剂为聚合氯化铝、阳离子聚丙烯酰胺与凹凸棒土的混合物;其中,聚合氯化铝用量为1%~10%(以纸浆流中纤维的绝干质量百分比计算),阳离子聚丙烯酰胺用量为0.1%~1%(以纸浆流中纤维的绝干质量百分比计算),凹凸棒土用量为1%~10%(以纸浆流中纤维的绝干质量百分比计算)。
10.如权利要求1至9任一项所述的方法在制浆过程中二次淀粉处理方面中的应用。
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