CN1233476C - 植物秸秆综合利用和防治造纸污染的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的是一种植物秸秆综合利用和防治造纸污染的方法。将植物秸秆粉碎，加入水进行高温水煮处理，在用热水洗涤；高温水煮后的固形物，加入H2SO4，进行连续水解处理，水解结束后进行过滤，水解处理后的液体用作制造木糖的原料；水解处理后的固形物，加入NaOH溶液，进行高温碱蒸煮处理，过滤；高温碱蒸煮处理后的固型物用于造纸或者是生产羧甲基纤维素的原料；高温碱蒸煮处理后的液体加入HCl溶液，进行高温酸蒸煮处理，过滤，固型物作为生产木质素的原料，滤液进行蒸发处理制成NaCl。本发明的方法使植物秸秆得到了综合利用，消除了用植物秸秆造纸对环境所造成的污染，具有良好的社会效应和经济效应。
Description
(一)技术领域
本发明涉及的是一种植物秸秆综合利用和工业污染的治理方法，特别是一种利用植物秸秆为原料造纸所生产的污染的防治方法。
(二)背景技术
植物秸秆作为造纸原料造纸，具有原料广泛易得、生产成本低等特点。所以在一些小型造纸厂普遍采用植物秸秆为造纸原料。但是由于现在所使用的造纸工艺，在生产过程中会产生大量的，通常被称作为“黑液”的造纸废水，对环境造成了巨大的污染。而这种造纸废水的处理相当困难，处理成本高、处理效果差。目前还没有一种可以解决以植物秸秆为原料的小型造纸厂污水污染问题的良好方法。为了保护环境，许多国家都采取了限制以植物秸秆为原料小型造纸厂的发展的措施，甚至对已经建立的这类纸厂采取了强制关闭的措施。植物秸秆中含有多种成分，用植物秸秆造纸只利用了其中的少部分成分，目前其它对植物秸秆利用方法，也都是利用了其中的部分成分。
(三)发明内容
本发明的目的在于提供一种植物秸秆综合利用可以消除用植物秸秆造纸所产生的污染，充分利用植物秸秆的各种有效成分，具有良好经济效益的植物秸秆综合利用和防治造纸污染的方法。
本发明的目的是这样实现的：
(1)将植物秸秆粉碎，加入4～6倍重量的水在125～135℃温度下进行1.5～2.5小时高温水煮处理，高温水煮后用70～90℃的热水洗涤，洗涤液用于制造有机肥；
(2)高温水煮后的固形物，加入2～4倍重量的浓度为0.6～0.8％的H2SO4，在105～115℃的温度下进行连续水解处理1.5-2.5小时，水解结束后进行过滤，得到浓度为8～10％的木糖液，用作制造木糖的原料；
(3)水解处理后的固形物，加入2～4被重量的浓度为3～5％的NaOH溶液，在125～135℃的温度下进行高温碱蒸煮处理1.5～2.5小时，过滤；
(4)高温碱蒸煮处理后的固型物用于造纸或者是生产羧甲基纤维素的原料；
高温碱蒸煮处理后的液体加入2～4倍重量的浓度为3.5～4.5％的HCl溶液，在125～135℃的温度下进行高温酸蒸煮处理1.5～2.5小时，过滤，固型物为木质素用作生产人造木材的原料，滤液进行蒸发处理制成NaCl。
本发明首先将植物秸秆粉碎后进行高温水煮处理，经过水洗涤后分离出植物秸秆中的次要成分作为制作有机肥的原料，生产有机肥。其中的纤维素、木质素、多缩戊糖为固型物。经过水解之后，其中的多缩戊糖被水解成木糖液，水解木糖液作为精制木糖的生产原料，按照木糖的生产工艺可以制得精制木糖和木糖醇。而纤维素、木质素经过高温碱蒸煮，木质素转化成为了钠木质素，过滤后，滤液中的主要成分是碱液和钠木质素，经过高温酸蒸煮，钠木质素还原可以过滤出木质素，中和液经蒸发可以制得工业用氯化钠；高温碱蒸煮后分离出的固形物是比较纯净的纤维素，直接作为造纸的原料或者是生产羧甲基纤维素的原料。常规的造纸工艺，是将植物秸秆直接作为造纸原料，植物秸秆中的大量的与造纸无关的成分转化成了废弃物，所以会产生了大量的污水，而且这种污水中的污染成分复杂、污染物含量高，所以生产成本高，污水处理的难度大。而本发明的方法在进行制浆造纸之前，先对植物秸秆进行一系列的预处理，使植物秸秆中含有的与造纸无关的成分被分离，这些成分制成了其它产品。而用于造纸的是比较纯净的纤维素，所以使造纸废水中的有害物质消失，使造纸废水的处理难度降低，处理率提高，可以从根本上解决以植物秸秆为原料的造纸厂污染问题。本发明的另一优点是，充分利用了植物秸秆中的各种成分，在造纸的同时还可以得到木糖或者是木糖醇、羧甲基纤维素、人造木材等多种产品。木质素和纤维素又可以作为生产人造木材的原料用于人造木材的生产。总之本发明的方法使植物秸秆得到了综合利用，消除了用植物秸秆造纸对环境所造成的污染，具有良好的社会效应和经济效应。
(四)具体实施方案
下面举例对本发明作更详细的描述：
(1)将植物秸秆粉碎，加入5倍重量的水在130℃温度下进行2小时高温水煮处理，使植物秸秆中所含的除纤维素、木质素、多缩戊糖之外的其它次要成分溶解，高温水煮后用80℃的热水洗涤过滤，洗涤要反复进行4～5次。
(2)高温水煮之后经洗涤的固形物，加入3倍重量的浓度为0.7％的H2SO4，在110℃的温度下进行连续水解处理2小时。经过水解处理，将其中的多缩戊糖分解成木糖液，水解结束后进行过滤。过滤出的木糖液可以采用两种深加工工艺进行加工，一种是经过蒸发浓缩、树脂脱色、树脂离子交换、蒸发浓缩、喷雾干燥工序制成木糖产品；另一种是先向木糖液中通入氢气，使之转化成木糖醇，再经过蒸发浓缩、树脂脱色、树脂离子交换、蒸发浓缩、喷雾干燥工序制成木糖醇产品。其中的离子交换树脂最好选用沈阳有机化工厂生产的MT1、MT2型木糖专用树脂；蒸发浓缩是在0.09Mpa、小于等于75℃的条件下进行。
(3)水解处理后的固形物加入3倍重量的浓度为4％的NaOH溶液，在130℃的温度下进行高温碱蒸煮处理2小时，经过高温碱蒸煮后木质素转化成了钠木质素，溶解在碱液中，过滤后的固态物为纤维素。纤维素直接作为造纸的原料，按照造纸工艺造纸。纤维素也可以作为生产羧甲基纤维素的原料生产羧甲级纤维素。其生产方法为先向高温碱蒸煮处理后的固形物中加入浓度为45～50％的NaOH溶液，在不高于30℃的温度下反应2～4小时进行碱化处理制得纤维素钠，经碱化处理后再进行醚化处理，其中的醚化液为一氯醋酸与酒精的1∶1混合物，调整反应物的构成比为纤维素钠∶醚化液∶酒精∶45～50％的NaOH溶液＝1∶2∶2∶2，醚化处理在不高于40℃的温度下进行2～4小时，醚化处理后用酒精洗涤，经干燥、粉碎制成羧甲基纤维素；
(4)高温碱蒸煮处理后的液体中主要含用碱液和钠木质素，向其中加入3倍重量的浓度为4％的HCl溶液，在130℃的温度下进行高温酸蒸煮处理2小时，使钠木质素还原成木质素，过滤，固型物作为木质素，滤液进行蒸发处理制成NaCl。
(5)利用纤维素和木质素为原料按1.5∶1的比例混合，经高温高压模制注塑成形，制成人造木材。
Claims (9)
1、一种植物秸秆综合利用和防治造纸污染的方法，其特征是：
(1)将植物秸秆粉碎，加入4～6倍重量的水在125～135℃温度下进行1.5～2.5小时高温水煮处理，高温水煮后用70～90℃的热水洗涤；
(2)高温水煮后的固形物，加入2～4倍重量的浓度为0.6～0.8％的H2SO4，在105～115℃的温度下进行连续水解处理1.5-2.5小时，水解结束后进行过滤，得到浓度为8～10％的木糖液，用作制造木糖的原料；
(3)水解处理后的固形物，加入2～4倍重量的浓度为3～5％的NaOH溶液，在125～135℃的温度下进行高温碱蒸煮处理1.5～2.5小时，过滤；
(4)高温碱蒸煮处理后的固型物为纤维素，用于造纸或者是生产羧甲基纤维素的原料；
高温碱蒸煮处理后的液体加入2～4倍重量的浓度为3.5～4.5％的HCl溶液，在125～135℃的温度下进行高温酸蒸煮处理1.5～2.5小时，过滤，固型物为木质素用作生产人造木材的原料，滤液进行蒸发处理制成NaCl。
2、根据权利要求1所述的植物秸秆综合利用和防治造纸污染的方法，其特征是：所述的高温水煮处理后的洗涤进行3-5次。
3、根据权利要求1或2所述的植物秸秆综合利用和防治造纸污染的方法，其特征是：木糖液经过蒸发浓缩、树脂脱色、树脂离子交换、蒸发浓缩、喷雾干燥工序制成木糖。
4、根据权利要求1或2所述的植物秸秆综合利用和防治造纸污染的方法，其特征是：向木糖液中通入氢气，使之转化成木糖醇，再经过蒸发浓缩、树脂脱色、树脂离子交换、蒸发浓缩、喷雾干燥工序制成木糖醇。
5、根据权利要求1或2所述的植物秸秆综合利用和防治造纸污染的方法，其特征是：向高温碱蒸煮处理后的固形物中加入浓度为45～50％的NaOH溶液，在不高于30℃的温度下反应2～4小时进行碱化处理制得纤维素钠，经碱化处理后再进行醚化处理，其中的醚化液为一氯醋酸与酒精的1∶1混合物，调整反应物的构成比为纤维素钠∶醚化液∶酒精∶45～50％的NaOH溶液＝1∶2∶2∶2，醚化处理在不高于40℃的温度下进行2～4小时，醚化处理后用酒精洗涤，经干燥、粉碎制成羧甲基纤维素。
6、根据权利要求3所述的植物秸秆综合利用和防治造纸污染的方法，其特征是：向高温碱蒸煮处理后的固形物中加入浓度为45～50％的NaOH溶液，在不高于30℃的温度下反应2～4小时进行碱化处理制得纤维素钠，经碱化处理后再进行醚化处理，其中的醚化液为一氯醋酸与酒精的1∶1混合物，调整反应物的构成比为纤维素钠∶醚化液∶酒精∶45～50％的NaOH溶液＝1∶2∶2∶2，醚化处理在不高于40℃的温度下进行2～4小时，醚化处理后用酒精洗涤，经干燥、粉碎制成羧甲基纤维素。
7、根据权利要求1或2所述的植物秸秆综合利用和防治造纸污染的方法，其特征是：利用所得到的纤维素和木质素为原料按1.5∶1的比例混合，经高温高压模制注塑成形，制成人造木材。
8、根据权利要求3所述的植物秸秆综合利用和防治造纸污染的方法，其特征是：利用所得到的纤维素和木质素为原料按1.5∶1的比例混合，经高温高压模制注塑成形，制成人造木材。
9、根据权利要求4所述的植物秸秆综合利用和防治造纸污染的方法，其特征是：利用所得到的纤维素和木质素为原料按1.5∶1的比例混合，经高温高压模制注塑成形，制成人造木材。
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