非木材类纸浆制造技术

本发明专利技术提供一种非木材类纸浆，其为以草本植物材料的三素分离得到的纤维素产品。其中该纤维素产品的性质如下：基于纤维素产品的总重量纤维素的浓度为25％‑30％，K值为5.5以下，叩解度为20‑30°SR，湿重为2‑3.5g，白度为44.5°以下，pH值为7‑9，基于固形物总重量的纤维素含量为90％‑97％。本发明专利技术非木材类纸浆与同类型产品相比具有更高的纤维素含量，制得的纸具有更加优异的外观特征。此外，使用本发明专利技术的非木材类纸浆制造纸时没有添加化学药剂，可不经过漂白处理，因此无残留，使用时对人体没有伤害。

【技术实现步骤摘要】
非木材类纸浆
本专利技术涉及生物质资源化高效综合利用领域，具体地涉及主要为利用三素分离得到的纤维素产品的非木材类纸浆。
技术介绍
作为造纸的原料主要是植物纤维。在经济发达国家主要采用针叶树或阔叶树木材，其约占总用量的95％以上。而在中国所用的植物纤维原料品种则相对比较多，包括(1)针叶树木材，如落叶松、红松、马尾松、云南松、樟子松等；(2)阔叶树木材，如杨木、桦木、桉木等；(3)草本植物，如芦苇、竹子、芒秆、麦草、稻草、龙须草、高粱秆、蔗渣等；(4)韧皮纤维类，如亚麻、黄麻、洋麻、檀树皮、桑皮、棉秆皮等；(5)毛纤维类，如棉花、棉短绒、棉破布。从原料来源角度，使用例如上述(3)草本植物成本更低且来源广泛。然而，与上述(1)和(2)类原料相比，使用其他材料，特别是上述(3)类原料制得的纸张纤维含量较低，在外观上表现为松垮、强度低、质地不均，甚至有不规则孔洞。另一方面，随着人民生活水平及质量的提高，在市场上消费者更加倾向于选择由100％木浆制造的生活用纸。为了解决使用上述(3)类原料制得的纸张的这些问题，目前通常进行压花处理以掩人耳目。另外，为了提高手感，添加各种造纸助剂，例如滑石粉而使其过分滑腻或使用时经常有粉尘脱落。此外，为了提高白度而进行过分漂白处理，使颜色过分白或有污点。然而，这些方法并不能从根本上解决特别是作为草本类原料带来的问题。
技术实现思路
本专利技术的专利技术人在生物质资源化综合利用方面，特别是生物质资源的三素分离领域进行了长期研究，专利技术人发现在将草本植物作为原料进行三素分离后可得到纤维素、半纤维素以及木质素产品，其中得到的纤维素产品中纤维素含量提高，而木质素及半纤维含量降低。以此纤维素产品作为造纸原料可提高纸张的品质，改善外观。由此完成了本专利技术。本专利技术提供一种非木材类纸浆，其为以草本植物材料制得的纤维素产品，所述非木材类纸浆具有以下性质：基于所述纤维素产品的总重量所述纤维素的浓度为25％-30％，K值为5.5以下，叩解度为20-30°SR，湿重为2-3.5g，白度为44.5°以下，pH值为7-9，所述纤维素的含量基于固形物总重量为90％-97％。优选地，非木材类纸浆可通过下述步骤制得：将收集的草本植物材料进行预处理，然后通过输送设备送入一级分离装置，用0.6MPa-3.0MPa的蒸汽蒸煮1min-5min，蒸煮后再进行多级清洗，然后进行固液分离得到半纤维素液以及固形物；向所述固形物加入碱溶液，在90℃-130℃的条件下蒸煮0.5h-1.5h，蒸煮后进行二次固液分离得到纤维素产品。优选地，碱溶液选自由氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液、氢氧化钙水溶液、氨水和碳酸氢钠水溶液组成的组的至少一种。可选地，碱溶液的添加量基于所述固形物的总质量以碱的重量计为4％-10％。在优选的制浆方法中预处理包括草本植物材料的除尘处理以及切割粉碎从而使植物颗粒化的处理。优选地，草本植物材料选自植物的根、秸秆、叶子和种壳组成的组的至少之一。另外，优选地，草本植物材料选自由玉米秆、小麦秆、大麦秆、谷物秆、芦苇、亚麻茎、杂草、谷物壳、麦糠、豆类秸秆、棉花秆和薯类秧组成的组的至少之一。本专利技术属于生物质资源化的综合利用，通过分离纤维素、木质素和半纤维素，在充分利用植物资源的木质素、半纤维素的同时，将得到的高含量纤维素产品作为非木材纸浆进行造纸，提高了纸张的纤维素含量及外观特征。另外，本专利技术的纸因没有添加化学药剂，没有经过漂白处理，因此无残留，使用时对人体没有伤害。使用本专利技术所述的非木材类纸浆进行制浆时，由于纤维素产品中已经将草本植物中的半纤维素分离出去，剩余的纤维素和木质素的结构也疏解开，因此，使用化学药品的量由传统制浆的12％-18％降低至5％至8％。甚至可以不使用任何化学药品。另外，与传统制浆时的蒸汽压力(0.5-0.7MPa)和温度(135℃-150℃)相比，利用本专利技术的非木材类纸浆进行制浆时温度和蒸汽压力也降低。向所述固形物加入碱溶液，在90℃～130℃的条件下蒸煮0.5h～3h，蒸煮后进行二次固液分离得到固态形式的纤维素产品，传统造纸制浆不需要先分离半纤维素，而是直接将原料通过加入酸或者碱，进行蒸煮，一般蒸煮温度为：150-170℃，蒸煮时间在1.5-2.5小时。蒸汽压力在0.6MPa-0.8MPa.蒸煮后的原料经过洗涤、筛选、漂白等工艺处理，得到纸浆，在洗涤、筛选、漂白等工艺处理过程中产生的半纤维素、木质素混合在水体中，形成较难处理的制浆废水。附图说明图1为传统三级分离装置的示意性说明图。具体实施方式现对本专利技术的各示例性实施方案进行详细描述，其中的实施例用附图加以说明。可以理解的是，以下的详细说明不是对本专利技术的限定，相反是为读者提供对本专利技术的某些方面和特征的细节更好的理解。在本专利技术中，各种科技术语、名词、单位均具有本领域内通常的含义，除非另作说明。另外，本专利技术中各种参数的定义如造纸行业中最新版国家标准所述，并且它们的测定均根据造纸行业中相关的最新国家标准测定，除非另作说明。本专利技术所述的各类单位在表示重量时以克(g)，除非另作说明。在本专利技术中，生物质原料(例如草本植物的各类材料)通过三级分离技术可以生产纤维素、半纤维素和木质素。本文中将这三种物质总称为“三素”，将通过三级分离技术生产三素的技术称作“三素分离技术”。其中包括通过三次分离手段分别得到不同产品，并将不同产品开发用于生产三素。下面参考示例性的附图1来说明三级分离步骤。一级分离步骤：将收集的生物质原料进行预处理，然后通过输送设备送入一级分离装置，用0.6MPa-3.0MPa的蒸汽蒸煮1min-5min，蒸煮后再进行多级清洗，然后进行固液分离得到半纤维素液相(第一液相)以及作为固形物的第一固相；二级分离步骤：以上述固形物的总质量计，向固形物中加入4％-10％的碱溶液，在90℃-130℃的条件下蒸煮0.5h-1.5h，蒸煮后进行二级固液分离得到第二液相和第二固相；三级分离步骤：将第二液相进行沉淀、过滤、活化、精选处理，得到第三液相和第三固相，其中所述第三液相为生化木素原液。在上述三级分离中，第一液相优选地可进一步用于厌氧发酵产生沼气或制备糠醛产品。第二固相优选地可进一步用于加工制成纤维素或其衍生产品，例如羧甲基纤维素产品。作为第三液相的生化木素原液优选地可经膜装置进一步浓缩，制成液态生化木素产品，将液体生化木素产品经蒸发和干燥后制得固态生化木素产品。另外，作为第三固相的固形物可优选地经沉淀、固液分离处理后，用于制备例如生物质成型燃料产品。本专利技术中，所用的术语“蒸煮”是指在液体溶剂中进行的高温处理，包括但不限于常压蒸煮、减压蒸煮以及高压蒸煮。其中液体溶剂包括水性溶剂和有机溶剂。其中水性溶剂优选水，包括自来水、纯水、河水、湖水等淡水。有机溶剂包括蒽醌类溶剂、醇类溶剂和有机酸溶剂等。从成本及环保角度，所述溶剂优选为水。本专利技术中，所述的术语“非木材类纸浆”是指利用草本植物制得的纸浆。其中包含100％的草本植物纸浆，不包含任何木本植物纤维成分。即，本专利技术的非木材纸浆仅由草本植物纸浆构成。本专利技术中，所述的“草本植物”相对于木本植物而使用，指木质部不发达，茎秆柔软的一类植物。与之相对的木本植物指木质部发达、坚硬，植株高大。草本植物一般植株矮小，分为一年生、越年生和多年生三类。作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非木材类纸浆，其为以草本植物材料制得的纤维素产品，所述非木材类纸浆具有以下性质：基于所述纤维素产品的总重量所述纤维素的浓度为25％‑30％，K值为5.5以下，叩解度为20‑30°SR，湿重为2‑3.5g，白度为44.5°以下，pH值为7‑9，所述纤维素的含量基于固形物总重量为90％‑97％。

【技术特征摘要】
1.一种非木材类纸浆制成的抽纸，其中非木材类纸浆为以小麦秆制得的纤维素产品，所述非木材类纸浆具有以下性质：基于所述纤维素产品的总重量所述纤维素的浓度为28.63%，K值为5.32，叩解度为26.5°SR，湿重为2.93g，白度为44.13°，pH值为8.07，所述纤维素的含量基于固形物总重量为97%；所述非木材类纸浆通过下述步骤制得：将收集的小麦秆进行预处理，然后通过输送设备送入一级分离装置，用2.0MPa的蒸汽蒸煮5min，蒸煮后再进行多级清洗，然后进行固液分离得到半纤维素液以及固形物；向所述固形物加入碱溶液，在100℃的条件下蒸煮1h，蒸煮后进行二次固液分离得到所述纤维素产品；将所述纤维素产品放入水力碎浆机内，控制碎浆用水，pH值在7.0-7.8，浓度在3%-5%，碎解均匀后，通过浆泵至脱水网，将浆浓提高到5%-7%，再进入双盘磨浆机进行打浆，打浆压力控制在0.15-0....

【专利技术属性】
技术研发人员：邹海平，方贤祥，刘志刚，朱友，
申请(专利权)人：安徽格义循环经济产业园有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34