一种提高秸秆制浆工艺中得浆率的秸秆处理方法技术

本发明专利技术公开了一种提高秸秆制浆工艺中得浆率的秸秆处理方法，涉及秸秆制浆技术领域，具体处理方法如下：1）将滑石粉分散于盐酸溶液中，经磁力搅拌制得滑石粉剥离液；2）将配制的纳米纤维素水溶液加入到滑石粉剥离液中，经磁力搅拌得到秸秆处理液；3）农作物秸秆切段、破碎后加入硅烷偶联剂溶液，混合干燥后得到预处理秸秆粉末；4）将预处理秸秆粉末浸泡在秸秆处理液中，混合均匀加入到单螺杆挤出机中，经过挤出剥离，即可完成对秸秆粉末的处理。本发明专利技术提供的处理方法，通过在秸秆纤维中形成固定的物质传输通道，提高纸浆助剂以及木质素溶出的效率，从而实现得浆率的提升，并且对纸浆各性能的提升具有促进作用，具有广阔的应用前景。

A method of straw treatment to improve the pulp yield in straw pulping process

【技术实现步骤摘要】
一种提高秸秆制浆工艺中得浆率的秸秆处理方法
本专利技术属于秸秆制浆
，具体涉及一种提高秸秆制浆工艺中得浆率的秸秆处理方法。
技术介绍
纸浆，是以植物纤维为原料，经不同加工方法制得的纤维状物质，根据加工方法，可分为机械纸浆、化学纸浆和化学机械纸浆；也可根据所用纤维原料分为木浆、草浆、麻浆、苇浆、竹浆等；又可根据不同纯度分为精制纸浆、漂白纸浆、未漂白纸浆、高得率纸浆、半化学浆等；一般多用于织造纸张。在我国造纸原料较为紧缺，木材、木浆、商品浆、废纸等造纸原料大量依赖进口，严重影响到造纸工业的安全性；然而我国是农业大国，秸秆资源非常丰富，用于制浆造纸可以极大的缓解我国造纸原料紧缺的局面。目前秸秆制浆技术有膨化制浆技术、氧化法清洁制浆技术、DMC制浆技术等，但这些秸秆制浆技术存在能耗高、污染重，对纤维破坏力强，得浆率低等缺陷。物理法制浆是目前常用的一种方法，秸秆的物理制浆需要在机械搓死制浆的过程中，利用制浆助剂分子渗入纤维内部，使纤维发生一定程度搓死成浆。在搓丝成浆的过程中，大量的羟基游离出来，增加纤维素分子内氢键的浓度，同时离解植物组织中的大部分木质素和部分半纤维素，使其中的纤维彼此分离从而形成纸浆的过程。在制浆助剂的帮助下，纤维素链的可动性增加，有利于纤维素向有序结构变化。同时，部分纤维素进行再排列，在这种情况下，化学机械浆更有利于与全化学浆混合成型，并生产产品。但目前制浆助剂对原料渗透较慢，木素分解和溶出时间较长，导致得浆率低，且会产生难以处理的黑色废液，排放后严重污染环境。因此提高制浆助剂渗入纤维的速度以及缩短木素溶出时间，对提高得浆率具有显著的促进作用。例如中国专利CN103806317B公开了耐强碱清洁制浆助剂及应用，公开了所应用的助剂为一种复合助剂，通过在助剂中加入活性剂成分，利用活性剂能够在强碱中显著降低界面张力，从而使得碱和氧化剂更容易进入纤维内，与木质素发生反应，同时利于生成物质的溶出，从而实现得浆率的提升；但是由于活性剂的存在，残留在纸浆中的活性剂成分使得纸浆的表面能降低，从而降低了抄出的纸张对油墨的吸附性，从而导致后期的印刷效果不好。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有的问题，提供了一种提高秸秆制浆工艺中得浆率的秸秆处理方法。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种提高秸秆制浆工艺中得浆率的秸秆处理方法，具体处理工艺如下：1）按照质量体积比为1:30-40g/ml，将滑石粉分散于质量浓度为15-20%的盐酸溶液中，在室温下以400-600r/min转速连续磁力搅拌5-10h，将得到的混合分散液用去离子水和乙醇反复清洗多次直至呈中性，然后再次使用磁力搅拌，在转速为500-700r/min，将产物分散于去离子水中2-3h，制得质量百分比浓度为2-5%的滑石粉剥离液；本专利技术中，利用酸性条件下的磁力搅拌，削弱滑石粉片层间的范德华力，通过削弱这种弱相互作用可以将滑石粉剥离成纳米片层，并且在剥离过程中，使得滑石粉的层间失去可交换的阳离子，从而使得滑石粉的表面硅羟基大量裸露导致滑石粉片层呈电负性；2）按照质量体积比为1:20-40g/ml，将纳米纤维素粉末加入到质量百分比浓度为50-60%的硫酸水溶液中，升温至40-50℃，在150-200r/min下搅拌反应30-50min，减压抽滤后用去离子水洗涤至中性，然后用去离子水配制成质量百分比浓度为0.5-1.5%的悬浮液，使用压力为10000-15000psi，孔径为60-80微米的高压均质机均质处理3-5次，得到纳米纤维素水溶液，然后按照体积比为1:1，将纳米纤维素水溶液缓慢加入到滑石粉剥离液中，将混合后的混合液在室温下，以500-800r/min的转速连续磁力搅拌10-15h，得到秸秆处理液；本专利技术中，利用滑石粉剥离后的片层厚度只有纳米级别，使得滑石粉可以充分的与纳米纤维素共混进行再堆叠，从而形成大面积的独立支撑的柔性层状薄膜，而且由于采用了硫酸对纳米纤维素进行处理，使得纳米纤维素的表面与滑石粉片层一样都呈现电负性，从而使得再堆叠形成的层状薄膜在静电相互作用下具有均一的层间距，可以为物质的传输形成通道，从而提高纸浆助剂的渗入以及木质素溶出的效率；3）按照重量百分比为20-25:70-75:5-10，将硅烷偶联剂、乙醇以及蒸馏水混合，使用浓度为1-3mol/L的醋酸调节pH至3-5，搅拌均匀直至硅烷偶联剂完全溶解，将回收的农作物秸秆进行切段，然后使用纤维破碎机，将破碎后的秸秆过60-100目筛，然后按照硅烷偶联剂占秸秆粉末的比重为2-5%，将配制的硅烷偶联剂溶液加入到秸秆粉末中，在转速为800-1000r/min下高速搅拌0.5-1h，然后进行干燥，得到预处理秸秆粉末；本专利技术中，将粉碎后的秸秆粉末用硅烷偶联剂进行处理，可以降低秸秆纤维表面的亲水性，从而可以提高秸秆处理液对秸秆纤维的润湿性，可实现处理液中各组分再堆叠形成的层状薄膜与秸秆纤维之间的牢固键合；4）按照质量体积比为1:20-30g/ml，将得到的预处理秸秆粉末浸泡在秸秆处理液中，通过高速分散机迅速分散混合均匀，然后将混合料加入到单螺杆挤出机中，单螺杆挤出机的各区温度控制在100-120℃，转速为150-200r/min，经过挤出剥离，即可完成对秸秆粉末的处理；本专利技术中，通过单螺杆挤出机的挤出剥离作用，可以降低秸秆纤维中木质素、纤维素和半纤维素之间的缠结作用，并且在纤维中出现中空位置，使得秸秆处理液可以很好的渗入中空位置以及三素之间的缠结处，并形成层状薄膜，起到定型作用，可以避免孔洞的塌陷以及起到扩大三素之间距离的作用，从而在秸秆纤维中形成纸浆助剂以及木质素溶出的通道，从而实现得浆率的提升。本专利技术相比现有技术具有以下优点：本专利技术提供的秸秆处理方法，通过将秸秆粉碎后加入到配制的秸秆处理液中，经过单螺杆挤出机的挤出剥离作用，使得秸秆处理液可以渗入处理过程中形成的中空位置以及三素之间的缠结处，并经过再堆叠形成层状薄膜，从而在秸秆纤维中形成固定的纸浆助剂以及木质素溶出的通道，从而实现得浆率的提升，并且对纸浆各性能的提升具有促进作用，具有广阔的应用前景。具体实施方式下面结合具体实施方法对本专利技术做进一步的说明。实施例1一种提高秸秆制浆工艺中得浆率的秸秆处理方法，具体处理工艺如下：1）按照质量体积比为1:30g/ml，将滑石粉分散于质量浓度为15%的盐酸溶液中，在室温下以400r/min转速连续磁力搅拌10h，将得到的混合分散液用去离子水和乙醇反复清洗多次直至呈中性，然后再次使用磁力搅拌，在转速为500r/min，将产物分散于去离子水中3h，制得质量百分比浓度为2%的滑石粉剥离液；2）按照质量体积比为1:20g/ml，将纳米纤维素粉末加入到质量百分比浓度为50%的硫酸水溶液中，升温至40℃，在150r/min下搅拌反应50min，减压抽滤后用去离子水洗涤至中性，然后用去离子水配制成质量百分比浓度为0.5%的悬浮液，使用压力为10000psi，孔径为60微米的高压均质机均质处理3次，得到纳米纤维素本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高秸秆制浆工艺中得浆率的秸秆处理方法，其特征在于，具体处理工艺如下：/n1）将一定量的滑石粉分散于盐酸溶液中，在室温下以400-600r/min转速连续磁力搅拌5-10h，将得到的混合分散液用去离子水和乙醇反复清洗多次直至呈中性，然后再次使用磁力搅拌将产物分散于去离子水中，制得滑石粉剥离液；/n2）将一定量的纳米纤维素粉末加入到硫酸水溶液中，升温至40-50℃，在150-200r/min下搅拌反应30-50min，减压抽滤后用去离子水洗涤至中性，然后用去离子水配制成悬浮液，使用高压均质机均质处理后得到纳米纤维素水溶液，然后按照一定的比例，将纳米纤维素水溶液缓慢加入到滑石粉剥离液中，将混合后的混合液在室温下连续磁力搅拌10-15h，得到秸秆处理液；/n3）按照一定的比例，将硅烷偶联剂、乙醇以及蒸馏水混合，使用醋酸调节pH至3-5，搅拌均匀直至硅烷偶联剂完全溶解，将回收的农作物秸秆进行切段，然后使用纤维破碎机，将破碎后的秸秆过60-100目筛，然后将配制的硅烷偶联剂溶液加入到秸秆粉末中，高速搅拌混合后进行干燥，得到预处理秸秆粉末；/n4）将得到的预处理秸秆粉末浸泡在秸秆处理液中，通过高速分散机迅速分散混合均匀，然后将混合料加入到单螺杆挤出机中，经过挤出剥离，即可完成对秸秆粉末的处理。/n...

【技术特征摘要】
1.一种提高秸秆制浆工艺中得浆率的秸秆处理方法，其特征在于，具体处理工艺如下：
1）将一定量的滑石粉分散于盐酸溶液中，在室温下以400-600r/min转速连续磁力搅拌5-10h，将得到的混合分散液用去离子水和乙醇反复清洗多次直至呈中性，然后再次使用磁力搅拌将产物分散于去离子水中，制得滑石粉剥离液；
2）将一定量的纳米纤维素粉末加入到硫酸水溶液中，升温至40-50℃，在150-200r/min下搅拌反应30-50min，减压抽滤后用去离子水洗涤至中性，然后用去离子水配制成悬浮液，使用高压均质机均质处理后得到纳米纤维素水溶液，然后按照一定的比例，将纳米纤维素水溶液缓慢加入到滑石粉剥离液中，将混合后的混合液在室温下连续磁力搅拌10-15h，得到秸秆处理液；
3）按照一定的比例，将硅烷偶联剂、乙醇以及蒸馏水混合，使用醋酸调节pH至3-5，搅拌均匀直至硅烷偶联剂完全溶解，将回收的农作物秸秆进行切段，然后使用纤维破碎机，将破碎后的秸秆过60-100目筛，然后将配制的硅烷偶联剂溶液加入到秸秆粉末中，高速搅拌混合后进行干燥，得到预处理秸秆粉末；
4）将得到的预处理秸秆粉末浸泡在秸秆处理液中，通过高速分散机迅速分散混合均匀，然后将混合料加入到单螺杆挤出机中，经过挤出剥离，即可完成对秸秆粉末的处理。


2.如权利要求1所述的一种提高秸秆制浆工艺中得浆率的秸秆处理方法，其特征在于，工艺步骤1）中，所述滑石粉与盐酸溶液的质量体积比为1:30-...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱跃，
申请(专利权)人：安徽禾吉循环经济园有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34