一種清潔制紙漿工藝的制作方法

專利名稱：一種清潔制紙漿工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種制紙漿工藝，具體是涉及一種利用酸性高氧化水對制漿原 料進行催解以制取漿料的工藝方法。
背景技術：
化學法制漿周期短、生產規模大、原料適應性強，適合于現代化生產。因 此，目前的造紙生產方式大部分還是以化學法為主。其中，又以堿法制漿和含 氯漂白蕞為常見，即在加熱、加壓下用燒堿蒸煮造紙原料，使原料中的木質素、 多糖、果膠、蛋白質等復雜成份溶解在燒堿液中，與纖維素分離而得到紙漿纖
維;.釆用氯氣、次氯酸鹽、二氧化氯等進行漂白得到漂白紙漿。化學法制漿的 明顯缺點是藥品消耗及能耗高，在制漿和漂白過程中會產生大量的造紙黑液和
含氯廢水，廢水具有極高的COD和BOD負荷，整個生產過程不僅耗水量大，而 且污染十分嚴重。因此，消除污染、減少水耗一直是造紙行業亟待解決的首要 問題。
200610042014、 200610044632號專利申請分別公開了禾本科植物和木質類 原料的冷浸機械制漿工藝，上述專利申請是將禾本科植物或粉碎成絲的木質類 原料加入由亞硫酸鈉、氫氧化鈉、冷浸助劑等組成的浸泡藥液中冷浸泡1~4小
時，經洗滌擠漿后，用過氧化氫堿液漂白得到紙漿。上述方法僅僅是用冷浸機 械粉碎制漿代替了蒸煮工藝，產生的造紙黑液可以循環使用一定時間，并沒有 從根本上消除化學制劑的影響，還是屬于化學法制漿。
由于微生物能有效地將植物纖維原料中三大成分轉化成C02、 H20和腐植質，
過程具有環境友好性，而且可降低能耗和化學品用量，因此，將生物技術作用 于制漿造紙過程，以生物途徑代替化學途徑或部分化學途徑進行制漿，不產生 有機化合物，有利于克服化學法存在的缺點，受到了廣泛的青睞。
瑞典造紙研究所(STFI)率先開展了這方面的工作，并取得了一定進展。他
們利用白腐菌對木片進行預處理，發現預處理后的木片進行磨漿時，能大幅度 降低能耗。20世紀90年代末，日本神戶制鋼所應用白腐菌在常溫常壓下分解木 材，成功生產出了優質紙漿。生物制漿方法是對傳統制漿工藝的極大挑戰，然
而，由于生物制漿的周期太長，約需要30天，加上白腐菌的篩選困難，該技術
目前還難以實現工業化生產。
1986年，芬蘭的維凱麗發現利用木聚糖酶處理紙漿，可以提高紙漿的可漂 性，減少氯氣、二氧化氯等含氯化學藥品的用量，有利于發展無氯漂白。但是 由于木聚糖酶不能直接氧化木素，只能通過水解聚木糖素來提高紙漿的漂白性 能，對于木素的脫除是有限的。
國際上也有不少進行紙漿脫木素處理研究的報道。EP408， 803 、 DE3, 636,208、 WO92/20857等專利均報道了利用漆酶與含氯漂白劑漂白紙漿，以 減少化學藥品用量的方法。但是以上方法所產生的廢水中仍然含有有機氯化合 物。
美國專利US5，545，544公開了 一種利用白腐菌對紙漿尤其是化學紙漿進行 漂白的方法，但是其處理紙漿需要較長的時間，使用的菌種量也比較大，效果 并不明顯。
中國專利00130853. x公開了 一種利用生物技術對紙漿進行全無氯漂白的方 法，先利用一種能夠降解木素的微生物白腐菌對紙漿進行漂白預處理，再使用 過氧化氫進行漂白，優點是紙漿的白度得以提高，處理時間也大為縮短。
然而，以上技術均是釆用生物方法對紙漿特別是化學紙漿進行漂白處理， 目的是減少化學漂白劑的用量。但由于所使用的菌、酶并非直接作用于紙漿中 的殘余木素，只是通過水解半纖維素而增加木素的溶出，以提高化學漂劑的可 及性，后續漂白仍需要使用較多的化學漂白劑，無法從根本上消除紙漿漂白廢 水污染的產生，沒有從根本上解決問題。
近年來有許多關于生物預處理化學制漿方面的研究報道，包括生物預處理
后進行硫酸鹽或亞硫酸鹽蒸煮。研究表明'生物預處理可以縮短蒸煮時間，有 利于低卡伯值化學漿的生產，同時也對后續亞硫酸鹽蒸煮變得十分有利。與未
經生物預處理比較，生物預處理化學制漿的卡伯值可以下降21~48%，且紙漿得 率變化不大。研究還表明，在化學制漿以前先進行生物預處理，可以在化學藥 品用量不變的情況下降低紙漿的硬度，或在相同的硬度下降低化學藥品的用量 和能源的消耗。
200310114935.4專利申請公開了 一種生物制漿工藝，是用聚木糖酶對棉纖 維進行預處理得到漿料，再用堿-過氧化氫溶液常溫常壓下進行漂白，但該工 藝方法使用的材料僅限于棉纖維，生產的局限性很大，應用價值有限。
01107892.8專利公開了一種生物預處理制備化學機械草漿的工藝，是將草 料原料經蒸煮滅菌后，用木質纖維降解微生物如木云芝、靈芝等進行微生物預 處理，再通過亞硫酸鈉-氫氧化鈉溶液化學預浸和機械磨解后，無氯漂白得到 紙漿。優點是生物處理的周期較短，但工藝本質僅僅是對草料作了微生物預處 理，而不是用微生物徹底制出紙漿，工'藝中仍然存在用燒堿進行化學預浸的步 驟，只是一種生物-化學制漿方法。
02125571.7專利公開了一種.生物發酵制漿工藝，是使用放線菌對造紙原料 進行發酵，并利用發酵放熱使原料升溫，控制溫度在70 ~ 8(TC發酵15天左右后， 得到紙漿。該方法是一種完全的生物制漿方法，但缺點是生產周期長，生產過 程中還是會產生大量的發酵廢水。
200710062139.9專利申請則提供了 一種通過復合生物催解劑對制漿原料進 行生物催解，以徹底分解木素制取漿料的生物催解法制紙漿工藝，該方法是將 粉碎的制漿原料加入到新鮮飽和臭氧水中，再加入由白腐菌、纖維素酶、果膠 酶等組成的復合生物傕解劑，混合均勻后，充分浸泡滲透，將催解液加入蒸球 中升溫至80-12(TC,生物催解0.5 2h后得到紙漿漿料。該方法在臭氧水氛圍 下，采用復合生物催解劑對制漿原料進行生物催解，將木素徹底分解還原成水
和二氧化碳氣體，降解過程中不產生有機化合物，漿料不需要洗滌就可以進入 后續工序，不產生污水，杜絕了污染，達到了綠色環保的目標。
然而，進一步的研究發現，如果使用一種適合的酸性高氧化水，在不使用 生物催解劑的情況下，通過蒸煮同樣也可以將制漿原料徹底分解還原，得到紙 漿漿料。

發明內容
本發明的目的是提供一種清潔制紙漿工藝，利用酸性高氧化水對制漿原料 進行催解，以徹底分解木素制取漿料。
本發明的清潔制紙漿工藝是將制漿原料用酸性高氧化水潤濕后，加熱進行 催解以制取漿料。
具體的制漿工藝是將粉碎的制漿原料加入到相當于其5~10倍重量的酸 性高氧化水中，混合均勻后，充分浸泡滲透，升溫至120~130°C,催解l~3h 后得到漿料。
本發明使用的酸性高氧化水外觀與普通水一致，其PH值為1.0~1.6,氧化 還原電位為320mV 400mV，是在普通自來水中添加少量氯化鈉，經過鈦基鉑金 合金電極電解后制得。
在制漿原料中加入酸性高氧化水后，應將得到的催解液浸泡lh以上，以保 證酸性高氧化水能充分滲透到制漿原料的內部，將木素徹底降解。由于將催解 液升溫到催解溫度的時間也需要lh左右，因此，本發明可以將浸泡和升溫兩個 步驟合在一起進行，在將催解液加入蒸球中升溫的過程中，即可實現浸泡的目 的，從而不必專門浸泡，節省了時間。
本發明的制紙漿工藝對于制漿原料也沒有特殊的要求， 一般的草類制漿原 料如麥草、稻草、秸桿、高粱桿、蘆葦、龍須草、羊胡草等以及各種木質原料 如松木、楊木、樺木等均能使用。只是根據制漿原料的不同，應當適當調整酸 性高氧化水的PH值和氧化還原電位，并改變催解時間和溫度，以達到各種制漿
原料的最佳催解效果。
破解木素提取纖維素是造紙制漿的關鍵技術。傳統的化學制漿工藝中，在 利用化學反應打開木素的同時，也產生出了大量的有機化合物。將這些有機化 合物從造紙漿料中洗滌除去，會產生大量的洗滌污水，不僅造成了嚴重的環境 污染，且污水處理難度大、費用高。本發明采用酸性高氧化水對制漿原料進行 催解，將木素徹底分解還原成水和二氧化碳氣體，降解過程中不產生有機化合 物，漿料不需要洗滌就可以進入下面的工序，不產生污水，生產用水經過簡單 的沉淀處理就可以循環利用，徹底杜絕了污染，達到了綠色環保的目標。
本發明的酸性高氧化水清潔制紙漿工藝只需要2h左右即可將制漿原料催解 為造紙漿料，生產周期短，工藝簡單，便于推廣，同時適應于大中小型企業實 施。
本發明的制漿工藝能耗小，生產成本低。以制備草漿為例，可比化學法制
漿節水50%，省電50 - 60%,節煤50~60%,節省原材料30%，而出漿率卻由化 學法的40°/ 提高到50%以上，總體生產成本約降低了 40%。
具體實施方式
實施例1
酸性高氧化水釆用武漢麗輝高新技術有限公司生產的酸性高氧化水發生器 制備，通過調整氯化鈉的加入量和電解條件，制備得到pH值1.5，氧化還原電 位320mV的酸性高氧化水備用。
取2t羊胡草，全部切斷到長度為2-5cm,加入12t酸性高氧化水，攪拌均 勻后，加入蒸球中，邊升溫邊浸泡物料，約lh后，將催解液升溫至12(TC,在 此溫度下催解反應lh后，出料，漿料經分絲磨漿后除去水分，得到lt干漿。
實施例2
制備得到pH值1. 3,氧化還原電位340mV的酸性高氧化水備用。 取2t楊木，切成2cm厚的木片，加入20t酸性高氧化水，撹拌均勻后，加
入蒸球中，邊升溫邊浸泡物料，約lh后，將催解液升溫至125°C,在此溫度下 催解反應1.5h后，出料，漿料經分絲磨漿后除去水分，得到1.2t干漿。 實施例3
制備得到pH值1. 3,氧化還原電位340mV的酸性高氧化水備用。 將2t切成2 5cm長度的蘆革加入到16t酸性高氧化水，撹拌均勻后，加 入蒸球中，邊升溫邊浸泡物料，約lh后，將催解液升溫至12(TC,在此溫度下 催解反應1.5h后，出料，漿料經分絲磨漿后除去水分，得到l. lt干漿。 實施例4
制備得到pH值1. 2,氧化還原電位350mV的酸性高氧化水備用。 取2t全部切斷成2~5cm的麥草加入16t酸性高氧化水，攪拌均勻后，加 入蒸球中，邊升溫邊浸泡物料，約lh后，將催解液升溫至125°C，在此溫度下 催解反應lh后，出料，漿料經分絲磨漿后除去水分，得到lt干漿。 實施例5
制備得到pH值1. 3，氧化還原電位340mV的酸性高氧化水備用。 取2t松木，切成2cm厚的木片，加入20t酸性髙氧化水，攪拌均勾后，加 入蒸球中，邊升溫邊浸泡物料，約lh后，將催解液升溫至125°C,在此溫度下 催解反應1.5h后，出料，漿料經分絲磨漿后除去水分，得到1.2t干漿。 實施例6
制備得到pH值1. 1,氧化還原電位370mV的酸性高氧化水備用。 取2t高粱桿，切斷為2-5cm，加入16t酸性高氧化水，攪拌均勻后，加入 蒸球中，邊升溫邊浸泡物料，約lh后，將催解液升溫至12(TC,在此溫度下催 解反應lh后，出料，漿料經分絲磨漿后除去.水分，得到0.9t干漿。
權利要求
1、一種清潔制紙漿工藝，是將制漿原料用酸性高氧化水潤濕后，加熱進行催解以制取漿料。
2、 根據權利要求l所述的清潔制紙漿工藝，其特征是所述的酸性高氧化水 的pH值為1.0-1.6,氧化還原電位為320mV~ 400mV。
3、 根據權利要求l所述的清潔制紙漿工藝，其特征是將粉碎的制漿原料加 入相當于其5~10倍重量的酸性高氧化水中，混合均勻后，充分浸泡滲透，升 溫至120 13(TC，催解l 3h后得到漿料。
4、 根據權利要求l所述的清潔制紙漿工藝，其特征是所述的制漿原料為草 類原料或木質原料。
全文摘要
一種清潔制紙漿工藝，是將制漿原料用酸性高氧化水潤濕后，加熱進行催解以制取漿料。本發明的清潔制紙漿工藝只需要2h左右即可將制漿原料催解為造紙漿料，降解過程中不產生有機化合物，不需要洗滌漿料，不產生污水，徹底杜絕了污染。而且工藝簡單，生產周期短，能耗小，便于推廣。
文檔編號D21C3/04GK101381967SQ20071013935
公開日2009年3月11日 申請日期2007年9月5日 優先權日2007年9月5日
發明者海 楊, 楊黎明 申請人:楊黎明