本发明专利技术公开了一种干香蕉茎在氧自由基脱／漂一体化反应釜中生产漂白纸浆的方法。该方法通过釜内旋转电子加速器在有机溶液中传递电子，为基态氧的电子供体，在氧化反应釜内产生超氧阴离子自由基（Ｏ↓［２］↑［－］.／ＨＯＯ.）来转化分离木素，使植物细胞间层中的生色基团发生变化，获取纸浆。该方法同时适用于芭蕉、菠萝等热带植物。本发明专利技术专利从根本上改变了传统工艺用污染严重的酸、碱、氯、蒽醌等化学品制浆工艺，使用本发明专利技术不仅免去碱回收的巨额投资而且还免去了污染严重的蒸煮球、漂白塔两大工段，而且利用丰富的年生资源，还可节能节水降低产品成本。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及制浆造纸技术、氧自由基生物学、电化学、资源环境等领域。
技术介绍
纸业作为受经济周期性影响并不明显的基础原材料行业，虽然受能源、运输费用等价格持续高位以及近期银行加息的影响，但造纸业的高速增长势头不会改变。主要原因是，我国纸业市场存在着巨大的缺口，目前，我国人均纸品消费量不到33公斤，远低于52公斤的世界人均消费量。据专家预测，到2010年将达到7000万吨左右，预计产量和需求缺口将有1000多万吨。然而巨大的市场与我国造纸设备工艺落后、污染严重、原料紧缺等问题形成鲜明对比。中国是世界香蕉生产的主要国家之一，广东、广西、福建、海南、云南、台湾为主产区，2000年种植面积24.9万公顷，产量494.4万吨，其中广东占全国第一位，分别达到10.1万公顷和235.3万吨，高州和中山为其著名的香蕉产地；广西第二，为5.97万公顷和111.2万吨，主要分布在南宁郊区、浦北、灵山、田阳、隆安、田东、龙州等地；福建第三，为3.5万公顷和74.6万吨，主要分布于漳州和龙海；海南第四，为3.3万公顷和60万吨，海南具有优越的生态条件，是发展高产优质香蕉的理想基地，主要分布在儋州、东方、乐东等地；云南主要分布在河口、元阳及西双版纳等地。2001年种植面积和产量分别为24.3万公顷和518.9万吨，占世界香蕉总产量的7.6％。国内市场消费的香蕉90％是国产蕉供应，10％靠进口。虽然近几年来，从全世界范围来看，香蕉生产增长缓慢，但是我国香蕉产业则是产销两旺，1995-2001年，国内香蕉产量从327万吨增加到518万吨，平均每年增长幅度达到8.4％。按出园价计算，我国香蕉产业总产值达100多亿元，仅香蕉种植业就解决了近100万人的就业问题。可以说，香蕉生产是我国热带地区相当重要的产业之一。据台湾资料记载，香蕉茎叶的纤维长度最大为6300微米，最小为900微米，宽度平均为20-25微米，长宽比为166-275∶1。干香蕉茎纤维的化学成分与亚麻、黄麻的比较如下表1(％)表1 干香蕉茎纤维的化学组成(％) 由表1可知，干香蕉茎纤维中的纤维素含量低于亚麻和黄麻，而半纤维素和木素的含量则较高。因此，其光泽、柔软性、弹性、可纺性等均比亚麻、黄麻差。去除半纤维素和木素的脱胶工艺应相应加强。众所周知，当今世界制浆造纸行业面临的严重问题除原料紧缺外，同时，存在很多问题，如化学法制浆化学药品消耗大、投资大、得率低、废水处理难度大、环境污染严重等；机械法制浆能耗高、纸浆强度差等。本专利技术人提出一种全新的制浆造纸思路——利用活性氧自由基脱木素和漂白为一体化，从根本上解决污染、彻底改变制浆造纸工艺，属世界首创并荣获国家原创性专利技术评估证书(一种氧脱木素和漂白一体化制浆方法和实现该方法的装置，专利申请号200310103895.3)，实现了全封闭、自循环、零排放、无污染、低成本。本专利技术根据专利技术——一种氧脱木素和漂白一体化制浆方法和实现该方法的装置处理香蕉纤维，得到漂白纤维并脱除木素，便于后续纤维分离成浆，最后得到漂白高得率香蕉纸浆。同时该方法也适用于邑蕉、菠萝等热带植物。
技术实现思路
本专利技术公开了一种。该方法是通过釜内旋转电子加速器在有机溶液中传递电子，为基态氧的电子供体，在氧化反应釜内产生超氧阴离子自由基 来转化分离木素，使植物细胞间层中的生色基团发生变化，获取纸浆。该方法从根本上改变了传统工艺用污染严重的酸、碱、氯、蒽醌等化学品制浆的工艺。香蕉在氧化反应釜中既能脱木素又能漂白，整个反应过程中不需要洗涤，可节能节水50％。反应釜为自制已有专利，专利公开号CN1621609A。本专利技术以香蕉为原料，通过以下工艺流程制备干香蕉茎漂白浆。(1)预处理原料；(2)在活性氧A和自由基金属离子和金属离子配位体组成的纤维保护剂的存在下氧化浸渍上述预处理过的物料；(3)先用活性氧A研磨，再用活性氧B氧化浸渍过的物料；(4)浓缩，打浆， 其中上述活性氧A选自O2、H2O2和其生成的自由基中的一种或两种，活性氧B选自O3、1O2(单线态氧)、 及其在水中有机溶剂存在下生成的自由基的一种或多种。所述有机溶剂例如二甲基亚砜、草酸类。所述金属离子选自Mg2+、Fe2+、Mn2+、Cu2+、Al3+、Zn2+、Si2+中的一种或它们两种或多种的混合物；所述金属离子配位体选自二甲基二环氧乙烷(DMD)、二乙三胺五乙酸(DTPA)、乙二胺四乙酸(EDTA)、烷基磺酸钠、聚氧乙烯烷基醚中的一种或它们的两种或多种混合物。所述金属离子用量按重量计在1～1000ppm之间。所述氧化浸渍处理在pH值为1～4之间的酸性条件下进行，优选所述氧化浸渍处理在pH值为1.5～2.5之间的酸性条件下进行。所述研磨处理在pH值为1～4之间的酸性条件下进行，优选所述氧化浸渍处理在pH值为2.5～3.8之间的酸性条件下进行。所述酸性条件可通过本专利技术的活性氧(HOO·)来达到，也可以通过加pH值调节剂来达到。所述活性氧A在所处理物料中的浓度为0.01～2.0wt％，所述活性氧B在所处理物料中的体积摩尔浓度为0.1～50umol/L。一种如以上所述清洁制浆的方法，该方法有如下特征和优点(A)通过釜内旋转电子加速器在有机溶液中传递电子，为基态氧的电子供体，在氧化反应釜内产生超氧阴离子自由基 来转化分离木素，使植物细胞间层中的生色基团发生变化，获取纸浆。(B)活性氧滴加到盘磨机中通过磨的旋转热，提供反应所需能量，使纤维素从细胞间层中分离出来；(C)利用活性氧A、B的共同作用，将木素中的生色基团α、β-醛酮基类转化为羧酸或二元羧酸类无色基团；(D)自循环原料预处理后送入氧化反应釜系统，工艺流程中所有使用水分两部分在自己厂内回流循环第一部分是来自原料净化处理后的水，经离心净化后将固渣运走，浆料送入常规打浆工段，所产生的清水进入循环水净化池，净化池内装有0.1～0.15％的三基氧或臭氧发生器(O3发生器)，对清水产生脱色反应，水中并含有微量自由基，由泵进入循环水使用系统；第二部分是氧化处理后的水，经离心净化后用常规浓缩机处理，浆料送入贮浆池进抄纸车间，所产生的水过滤进入自己厂内循环水净化池，将处理后的净化水泵送原料净化系统、氧化浸渍系统、筛选系统，反复在自己厂内循环使用。该方法通过釜内旋转电子加速器在有机溶液中传递电子，为基态氧的电子供体，在氧化反应釜内产生超氧阴离子自由基 来转化分离木素，使植物细胞间层中的生色基团发生变化，获取纸浆。该方法同时适用于芭蕉、菠萝等热带植物。该方法从根本上改变了传统工艺用污染严重的酸、碱、氯、葸醌等化学品制浆工艺，适用本专利技术不仅免去污染严重的蒸煮、传统漂白两大工段，而且利用丰富的年生资源，还可节能节水降低成本。该方法使用活性氧添加到物料中，用高浓热磨机混磨产生磨热力反应，来改变植物细胞间层中木素的生色基团，用分子氧中3个氧原子所形成羟基自由基的强攻击力和分子内亲核攻击力与木素发生亲电反应，使木素结构单元苯环与侧链的大π键断裂，其降解溶出，木素中生色基团转化或分解为低分子，生成一元羧酸或二元羧酸类。本专利技术还包括由上述方法所制得的纸浆。具体说来本专利技术的方法如下 一种，其特征在于该清洁制浆工艺是以干香蕉茎为原料，经过以下工艺流程制备而成(1)预处理原料；(2)本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种干香蕉茎在氧自由基脱／漂一体化反应釜中生产漂白纸浆的方法，包括：（１）预处理原料，干香蕉茎指含水量为３０～４０％；（２）活性氧Ａ和自由基金属离子和金属离子配位体组成的纤维保护剂的存在下氧化浸渍上述预处理过的物料；（３）先用活性氧Ａ研磨，再用活性氧Ｂ氧化浸渍过的物料；（４）浓缩，打浆，其中在所述方法全过程中，不用强酸、强碱、强氯和蒽醌，包括二氧化氯及氯离子化合物，其中活性氧Ａ选自Ｏ↓［２］、Ｈ↓［２］Ｏ↓［２］和其生成的自由基中的一种或两种，活性氧Ｂ选自Ｏ↓［３］、［１］↑Ｏ↓［２］（单线态氧）、Ｏ↓［２］↑［－］.／ＨＯＯ.（超氧阴离子自由基）及其在水中有机溶剂存在下生成的自由基的一种或多种，如氮自由基由硫化物和氯化物引发出的自由基和半醌式自由基。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：梅秀泉，许越先，王高升，
申请(专利权)人：北京国力源高分子科技研发中心，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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