一种棉短绒制备溶解浆的方法技术

本发明专利技术涉及溶解浆生产技术领域，具体涉及一种棉短绒制备溶解浆的方法，包括酶处理，蒸漂处理和酸处理，在酶处理之前首先采用硫酸进行酸预处理。本发明专利技术所述的方法能够非常有效的降低棉短绒聚合度，进而减少后续酶处理、化学蒸漂处理段的化学品用量，降低了生产成本；而且化学蒸漂处理阶段采用特定组成配比的蒸煮底液，并加入双氧水，大大降低了用碱量，降低了污水处理的难度，减少了污水处理的成本，减少了对环境的污染。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及溶解浆生产
，具体涉及一种棉短绒制备溶解浆的方法。
技术介绍
棉短绒是经过轧花后的棉籽上还残留的短纤维。棉短绒是国防、纺织、化纤、造纸等轻、化工业的重要原料，是重要的战略物资。我国盛产棉花，棉短绒资源十分丰富。如将轧花后的棉籽全部剥绒，所得短绒可相当皮棉总产量的15％～20％，所以棉短绒是一项不可忽视的纤维素资源。一级棉短绒：头道剥绒机剥下的棉短绒，大多是轧花过程中因断裂而残留在棉籽上的较长纤维。一般主体长度在13mm以上。二级棉短绒：二道剥绒机剥下的棉短绒。这部分棉短绒是棉短绒的主体，一般占棉短绒产量的50～60％。其长度在3～6mm，成熟度也是三类棉短绒中最高的。三级棉短绒：三道剥绒机剥下的棉短绒，这类棉短绒长度最短(一般在3mm一下)，含杂量高，纤维成熟度对不及二道绒，但比头道绒高。溶解浆产能主要分布在北美、南非、巴西等林木资源丰富的地区，2011～2012年由于中国溶解浆产能集中投放，中国也成为全球溶解浆主要产地之一。传统的棉短绒制备溶解浆的方法为加碱蒸煮，用次氯酸钠漂白的制浆工艺。这些传统工艺存在一定的问题：1、为了达到合格的溶解浆产品，需要的药品量非常大且反应条件非常苛刻，生产成本较高；2、产生的污水COD较高，废液处理难度增加，处理成本增加；3、上述方法得到的溶解浆得率低，白度低，且聚合度很难控制。因此，传统工艺生产溶解浆过程中，存在着污染大、生产成本高、质量不稳定的问题，且盈利空间越来越小，这种传统工艺面临被淘汰的危险。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提出了一种生产成本低、污水易处理的棉短绒制备溶解浆的方法，并且该方法能显著降低棉短绒的聚合度，改善溶解浆的反应性能，并降低了化学蒸漂阶段的化学品用量。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种棉短绒制备溶解浆的方法，以备料棉短绒为原料，包括酶处理，蒸漂处理和酸处理，在酶处理之前首先采用硫酸进行酸预处理，使最终得到的溶解浆达到一级品的质量标准。其具体步骤如下：1)酸预处理向备料棉短绒中加入pH＝1.5～5的硫酸，使其浆浓为6％～10％，在30℃～90℃处理2～12小时；2)酶处理向上述体系中加入缓冲盐溶液，使其浆浓为5％～9％，体系pH为6.5～8，加入酶，在45℃～70℃条件下，处理2～35h；3)化学蒸漂处理向蒸煮容器中加入步骤(2)中酶处理后的浆料体系和蒸煮底液，升温至90℃～100℃，加入双氧水，再加入70-90℃的水，调节液比至1/6～1/9，继续升温至120℃～150℃，蒸漂处理1～2.5h，泄压，整个过程在搅拌条件下进行；4)酸处理向化学蒸漂后的浆料中加入水，调节体系液比至1/6～1/9，加入酸，在50-80℃条件下处理0.5～2.5h，反应完成，进入后处理步骤。首先是对备料的棉短绒体进行酸预处理。通过大量实验表明，经酸预处理段较未经酸预处理的，其他工艺相同，得到的溶解浆，经酸预处理得到的溶解浆的聚合度较未经酸预处理的要低的多，棉短绒的聚合度较未进行酸预处理的空白组，聚合度降低了200左右，更容易达到粘胶短纤维用棉浆粕一等品的质量标准(FZ/T51001-2009)。经过酸预处理后，可以减少后面工艺过程中化学药品及酶的用量，达到降低生产成本的目的。专利技术人通过大量实验得出最佳的预处理条件为：采用pH值为1.5～5硫酸，浆浓为6％～10％，处理温度为30℃-90℃，处理时间为2-12小时。本专利技术中，酸预处理以后，棉短绒中的纤维素和半纤维素易于和其他物质分离，非纤维素和半纤维素在洗涤过程中即可流失，使得后期的化学处理的目的更明确，而且在pH较低的酸性条件下，硫酸根易于和棉短绒细胞壁中木质素反应，增加了棉短绒的亲水性，使后期的酶处理和化学处理反应更充分。向上述酸预处理后的体系中加入酶进行酶处理。本专利技术所述的酶为阿魏酸酯酶或脂肪酶或纤维素酶或其混合物。阿魏酸酯酶、脂肪酶均购买于诺维信公司，纤维素酶购买于苏柯汉公司。阿魏酸酯酶能水解多糖阿魏酸酯中的酯键，将阿魏酸游离出来，并切断细胞壁中多糖-多糖、多糖-木质素间的交联，有利于细胞壁物质中纤维素的降解和木素的释放；脂肪酶和纤维素酶都能切断纤维素的糖苷键，降低纤维素的聚合度。而且脂肪酶可以脱除棉短绒表面的蜡脂，从而对下一步的化学蒸漂处理起到促进作用。通过实验发现，三种酶或两种酶的协同作用能够起到较单独使用一种酶更好的效果，酶处理段优化后得到酶的最佳用量为15～150U/g绝干浆。当采用脂肪酶和阿魏酸酯酶时，脂肪酶与阿魏酸酯酶酶用量比例为3:8；当采用脂肪酶和纤维素酶时，脂肪酶与纤维素酶酶用量比例为4:15；当采用阿魏酸酯酶和纤维素酶时，阿魏酸酯酶与纤维素酶的用量比例为9:23；当采用三种酶时，脂肪酶、阿魏酸酯酶、纤维素酶三种酶的酶用量比例为1:7:20。为了给酶提供一个适宜的环境，使得酶解率最高，本专利技术采用缓冲盐溶液来调节体系pH至6.5～8，控制温度在45～70℃之间，然后选择这三种酶中的1～3种，酶的用量范围为15～150U/g绝干浆，处理2～35h。所述的缓冲盐溶液为磷酸氢二钾-磷酸二氢钾水溶液，其中磷酸氢二钾和磷酸二氢钾的浓度均为1mol/L。通过实验可知，通过酶处理后，能够降低棉短绒的聚合度，改善溶解浆的反应性能，并降低了化学蒸漂阶段的化学品用量。棉短绒的聚合度较未进行酶处理的空白组，聚合度降低了100左右，反应性能由大于100s，降至20s以内。酶处理后的棉短绒在蒸煮容器中继续进行化学蒸漂处理。向蒸煮容器中加入酶处理后的浆料体系和蒸煮底液，进行化学蒸漂处理。所述的蒸煮底液的组分包括氢氧化钠、EDTA、硫酸镁，其加入量相对绝干棉短绒的质量百分比如下：氢氧化钠：7％～12％，EDTA：0.3％～1％，硫酸镁0.2％～0.4％。本专利技术采用氢氧化钠代替氢氧化钾，由于相同质量的氢氧化钠和氢氧化钾，溶解在相同体积液体里，氢氧化钠溶液的氢氧根要较氢氧化钾溶液的氢氧根要多，因此可以使得反应过程中能够更好的反应，能够降低生产成本。另外，本专利技术化学蒸漂过程中还加入了双氧水，较传统蒸煮过程，大大降低了用碱量，而且用双氧水漂白降低了污水处理的难度，减少了污水处理的成本，减少了对环境的污染，但双氧水不稳定，故在升温以后加入，并且蒸煮底液中的EDTA稳定剂可以对其起到一定的稳定作用，以维持其高效的作用效果。本专利技术中如果双氧水的加入量太大，那蒸煮段浆料反应充分后会造成双氧水的浪费，如果双氧水的加入量较小，蒸煮段的反应可能会反应不充分，以致后续浆料质量下降，因此，双氧水的加入量相对绝干棉短绒的质量百分比为8％～12％。最后，进行酸处理，酸处理的条件为水调节体系液比至1/6～1/9，加入盐酸、硫酸中的任何一种，其加入量相对绝干棉短绒的质量百分比为0.4％，在50-80℃条件下处理0.5～2.5h。目的是降低溶解浆的灰分，提高溶解浆的白度，使溶解浆达到粘胶短纤维用棉浆粕一等品的质量标准(FZ/T51001-2009)。综上所述，本专利技术在酶处理之前首先采用硫酸进行酸预处理，能够非常有效的降低棉短绒聚合度，以减少后本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种棉短绒制备溶解浆的方法，包括酶处理，蒸漂处理和酸处理，其特征在于：在酶处理之前首先采用硫酸进行酸预处理。

【技术特征摘要】
1.一种棉短绒制备溶解浆的方法，包括酶处理，蒸漂处理和酸处理，其特征在于：在酶
处理之前首先采用硫酸进行酸预处理。
2.根据权利要求1所述的一种棉短绒制备溶解浆的方法，其特征在于：其具体步骤为：
1)酸预处理向备料棉短绒中加入pH＝1.5～5的硫酸，使其浆浓为6％～10％，在30℃～90℃
处理2～12小时；
2)酶处理向上述体系中加入缓冲盐溶液，使其浆浓为5％～9％，体系pH为6.5～8，加
入酶，在45℃～70℃条件下，处理2～35h；
3)化学蒸漂处理向蒸煮容器中加入步骤(2)中酶处理后的浆料体系和蒸煮底液，升
温至90℃～100℃，加入双氧水，再加入70-90℃的水，调节液比至1/6～1/9，继续升温至
120℃～150℃，蒸漂处理1～2.5h，泄压，整个过程在搅拌条件下进行；
4)酸处理向化学蒸漂后的浆料中加入水，调节体系液比至1/6～1/9，加入酸，在50-80℃
条件下处理0.5～2.5h，反应完成，进入后处理步骤。
3.根据权利要求1或2所述的一种棉短绒制备溶解浆...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭飞飞，马韵升，姚刚，徐泽平，许伟，陈振发，刘辛，李超孟，马杰，
申请(专利权)人：黄河三角洲京博化工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37