[發明專利]一種全棉稈制備溶解漿的方法

有效

• 申請號: 201810574230.7
• 申請日: 2018-06-06
• 公開（公告）號: CN108797176B
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 趙麗紅;郭淑紅;何北海
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: D21C5/00
• 分類號: D21C5/00;D21B1/02;D21C3/02;D21C3/20;D21C9/02;D21H11/12
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;馮振寧

本發明公開了一種全棉稈制備溶解漿的方法。本發明采用有機醇和堿預處理提取半纖維素及去除脂肪類和蠟質等物質；有機醇輔助硫酸鹽蒸煮法去除木質素制漿；有機酸后處理去除殘余灰分無機鹽等。該方法包括以下步驟：A、將備好的棉稈進行預處理；B、預處理后的棉稈漿進行乙醇輔助的硫酸鹽法蒸煮；C、有機酸后處理去除殘余灰分；D、螯合處理及漂白。本發明的有益效果是：1、有機醇輔助堿預處理、有機醇改進硫酸鹽法蒸煮和有機酸后處理工藝，反應條件溫和，溫度低、時間短，生產效率高。2、得到的棉稈溶解漿性能較好，同時也滿足了粘膠纖維用溶解漿的質量要求。α?纖維素含量達到90%以上，多戊糖含量低于1.39%，灰分含量低于0.06%。

技術領域

本發明屬于生物質高值化綜合利用領域，涉及一種“頑固性”(木素和灰分含量高且難去除)非木材纖維原料高效的制漿技術，具體涉及一種全棉稈制備溶解漿的方法。

背景技術

隨著能源短缺、環境污染和氣候變化形式的日益嚴峻，農作物秸稈綜合利用產業成為引領當代世界科技創新和先進生產力發展的又一個新的主導產業。

我國棉花種植面積大，棉稈資源十分豐富，是一種不容忽視的非木材纖維資源，所以對棉稈高附加值利用的研究很有必要。就其化學成分來說，棉稈的纖維素含量為70.4％(質量分數，下同)，Klason木素含量為24.5％，灰分含量為5.7％，此外還含有少部分的苯-醇抽出物等物質。要想制備溶解漿，其主要是提高纖維素純度，去除絕大部分的半纖維素、木質素和灰分。

棉稈制備溶解漿，主要是除去其中的木素、灰分、蠟質及半纖維素，同時伴隨著纖維素聚合度降低的過程。傳統的制漿方法是亞硫酸鹽法和預水解硫酸鹽法，之后是漂白，從而溶出木素、半纖維素，降低纖維素的聚合度，并去除其他的雜質。

酸性亞硫酸鹽曾經是最主要的制備溶解漿的方法，但是目前國內采用亞硫酸鹽法的工廠比較少，原因包括兩點：一是酸性亞硫酸鹽法制備溶解漿，對原料的要求比較高，它只適用于樹脂含量少，聚戊糖含量比較低的原料；二是亞硫酸鹽法蒸煮后的紅液，鹽基回收比較復雜；因此這兩個原因很大程度的限制了亞硫酸鹽法制備溶解漿的發展。但是亞硫酸鹽法制備溶解漿也有其特定的優勢，其得率比預水解硫酸鹽法制備溶解漿的得率高，亞硫酸鹽法制備的溶解漿白度高，同時亞硫酸鹽法可以制備一些聚合度要求高的溶解漿。

預水解硫酸鹽法是指原料在采用硫酸鹽法蒸煮之前，先對原料進行酸、水或者其他試劑預處理，除去木材中的半纖維素，同時提高了漿粕的反應性能。其制備的溶解漿具有ɑ-纖維素含量高、半纖維素含量比較低的特點，另外，硫酸鹽法本身對原料的適應性廣、堿回收工藝完善等特點，因此預水解硫酸鹽法是目前國內生產溶解漿的主要工藝。

中國申請專利200810042384.8公開了一種預水解堿法蒸煮制備竹子溶解漿的方法。預水解的條件是：硫酸或者鹽酸的濃度為0.1％～1.0％，液比4:1～15:1，溫度80℃～140℃，反應時間30min～400min，預水解后用堿法蒸煮。

中國申請專利20110088433.8公開了一種利用桉木制備溶解漿的方法。首先將桉木片進行預蒸汽處理：固液比為3:1～10:1，水解反應1h～4h，反應溫度120℃～180℃。預水解后用硫酸鹽法蒸煮，蒸煮條件為：用堿量16％～24％，硫化度為20％～40％，蒸煮溫度為140℃～170℃，固液比1:3～1:6，蒸煮時間為1h～4h。

上述專利都采用傳統的預水解后進行堿法蒸煮的工藝，存在著漿中金屬離子難去除、后續漂白藥劑消耗大等問題。另外，傳統的預水解硫酸鹽法一般是在酸性條件下進行的，并且預水解條件比較劇烈，溫度較高，堿性水解和剝皮反應劇烈。制備溶解漿的原料大都為木材、竹子及棉短絨等灰分含量極少的植物纖維，對于自身具有“頑固性”(木素和灰分含量高且難去除)的棉稈來說，選擇的工藝流程必須有效去除灰分、木質素、半纖維素，并且不會引入其他金屬離子，從而達到溶解漿的標準。

除了采用預水解硫酸鹽法和亞硫酸鹽法蒸煮技術制備溶解漿外，有機溶劑技術也被用來生產溶解漿。有機溶劑制漿采用包括有機醇和有機酸等作為蒸煮劑。