[發(fā)明專利]一種秸稈零排放制漿和生產(chǎn)木素新工藝

有效

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• 申請日: 2019-06-13
• 公開（公告）號: CN111691215B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曲香華
• 申請（專利權(quán)）人: 曲香華
• 主分類號: D21C3/02
• 分類號: D21C3/02;D21C11/00;D21C11/04;D21H11/12
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本發(fā)明公開了一種秸稈零排放制漿和生產(chǎn)木素新工藝，屬于制漿造紙領(lǐng)域。一種秸稈零排放制漿和生產(chǎn)木素新工藝，其制備工藝如下：步驟一：備料，收集所需的農(nóng)業(yè)秸稈；步驟二：預(yù)處理，將農(nóng)業(yè)秸稈進(jìn)行碎草除塵后，精料送入預(yù)浸設(shè)備內(nèi)，在常壓和一定溫度范圍內(nèi)，將上次蒸煮制漿的廢水加入預(yù)處理設(shè)備再次使用，將上次低溫制漿的黑液完全置入預(yù)處理罐中，同時補(bǔ)充部分清水，混合熱予浸；本發(fā)明提供一種在低溫常壓條件下，制漿水零排放，提取的木質(zhì)素分子量分布的均一化程度高，制得質(zhì)量穩(wěn)定草漿的零排放制漿工藝，可大規(guī)模利用廢棄的秸稈等可再生資源造紙，節(jié)能環(huán)保，并且變廢為寶，具有良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及制漿造紙技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種秸稈零排放制漿和生產(chǎn)木素新工藝。

背景技術(shù)

我國農(nóng)作物秸稈年產(chǎn)量高達(dá)7億噸，其中可收集部分約4.5億噸，但是綜合利用率卻不足40％。從某種意義上說制漿的過程就是處理木素和剝離纖維的過程，無論是化學(xué)制漿、機(jī)械制漿還是化學(xué)機(jī)械，其主要目的都是破解制漿原料中木素的粘合力，因為木素是存在于細(xì)胞間層間最主要的物質(zhì)，它使細(xì)胞互相粘合而固結(jié)。化學(xué)制漿的原理是添加化學(xué)物質(zhì)使木素溶出，從而破壞了纖維間的固結(jié)，但是產(chǎn)生黑液濃度高、粘度大、難降解，對環(huán)境污染嚴(yán)重，其污染物的排放量約占整個造紙過程排污量的90％。制漿黑液中主要含有木質(zhì)素、纖維素和半纖維素降解產(chǎn)物、色素、殘堿等，是一種高堿性、高COD的復(fù)雜污染源。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國造紙工業(yè)制漿黑液中蘊含高達(dá)3000萬噸以上的木質(zhì)素，對黑液中木質(zhì)素的合理利用，可以實現(xiàn)造紙廢水的資源化利用和環(huán)境保護(hù)雙贏的目標(biāo)。木質(zhì)素含有酚羥基、羰基、醇羥基等多種活性基團(tuán)，可作為人造板膠黏劑、土壤改良劑、水處理劑、減水劑、聚氨酯等產(chǎn)品的前驅(qū)物。堿法制漿過程中，原料中的木質(zhì)素在堿性作用下發(fā)生不同程度的碎片化，形成分子量分布范圍較廣的堿木質(zhì)素。示差沉淀、有機(jī)溶劑沉淀和超濾技術(shù)均能實現(xiàn)黑液中不同分子量木質(zhì)素的分級分離，其中超濾膜分離技術(shù)因具有選擇性好、分離過程中無化學(xué)變化、能耗低等優(yōu)點，已在制漿黑液中木質(zhì)素的分級分離上應(yīng)用。但以竹材、禾本科植物為原料的制漿黑液粘度大、成分復(fù)雜、有機(jī)物分子量分散性大、流動性差，制約了超濾膜技術(shù)在黑液中木質(zhì)素分級分離的應(yīng)用。目前，利用超濾膜技術(shù)分級分離黑液中的木質(zhì)素通常需要采用以下輔助手段：1、黑液需稀釋到含較低固形物濃度才能進(jìn)行超濾，固形物濃度一般在3-7％；2、由于膜通量衰減速度快，需經(jīng)常清洗膜組件；3、盡量提高黑液溫度，以降低黑液粘度。

目前在草類堿木質(zhì)素利用中存在的主要問題是木質(zhì)素中的活性基團(tuán)較少，分子置分布范圍較廣，造成其改性反應(yīng)點少，反應(yīng)不均勻性高，在堿性條件下經(jīng)過氧化氫氧化后，木質(zhì)素中的酚羥基含量大幅增加，木質(zhì)素分子量分布的均一性提高，可供改性的反應(yīng)點增多；產(chǎn)物的苯酚含量上升，分子量下降，并且分子量分布的均一化程度得以提高，這些變化將有利于提高氧化木質(zhì)素的表面活性，降低其水溶液的表面張力。可以采用DTUF(碟管式超濾)即可解決避免物理堵塞現(xiàn)象：DT組件采用開放式流道設(shè)計，料液有效流道寬，避免了物理堵塞。最低程度的結(jié)垢和污染現(xiàn)象采用帶凸點支撐的導(dǎo)流盤，料液在過濾過程中中形成湍流狀態(tài)，最大程度上減少了膜表面結(jié)垢、污染及濃差極化現(xiàn)象的產(chǎn)生，允許SDI值高達(dá)20的高污染水源，仍無被污染的風(fēng)險。同時DTUF(碟管式超濾)濃縮倍數(shù)高：DT組件操作壓力具有 75bar，150bar，200bar三個等級可選，是目前工業(yè)化應(yīng)用壓力等級最高的膜組件，在一些濃縮倍數(shù)高的應(yīng)用中，其含固量可以達(dá)到30％以上，濃縮倍數(shù)高。

隨著國家環(huán)保力度的加大、農(nóng)村能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，秸稈生活利用率降低，大量紙廠、稻麥草化學(xué)制漿廠關(guān)閉，秸稈再利用率大為降低，現(xiàn)在農(nóng)村多采用焚燒的方式來處理這些廢棄秸稈，對大自然環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，為了最大限度的全資源利用秸稈，需要把秸稈的有效成份分離出來，再分門別類作為原料使用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中秸稈制漿在制備過程中能耗高、提取率低，木質(zhì)素不能提取只能作為廢物進(jìn)行生化處理的問題，而提出的一種秸稈零排放制漿和生產(chǎn)木素新工藝。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：