一种三元低共熔溶剂辅助生物酶处理竹子制备生物机械浆的方法技术

本发明专利技术公开了一种三元低共熔溶剂辅助生物酶处理竹子制备生物机械浆的方法，采用低共熔溶剂对竹子进行预处理，提高后续生物酶的处理效率，制备得到的纸浆得率高、纸张性能优良；而且低共熔溶剂可以回收利用，整体工艺减少了化学品用量，不会产生大量的废水，能够减少环境污染，符合现代造纸业更低能耗、更低污染、更低水耗的发展方向，具有广阔的应用前景。具有广阔的应用前景。具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种三元低共熔溶剂辅助生物酶处理竹子制备生物机械浆的方法


[0001]本专利技术属于制浆造纸工程
，具体涉及涉及一种三元低共熔溶剂辅助生物酶处理竹子制备生物机械浆的方法。

技术介绍

[0002]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。造纸纸浆可分为木浆和非木浆，传统制浆工艺更多选用木浆进行，同时制浆的废水会环境会产生较大的污染。随着森林资源保护意识的提升，目前更多的研究热点集中于非木浆原料，其中，竹子是非木浆造纸中的优良材料。采用竹材制浆具有来源丰富、容易成浆、成本低廉、成纸表面平滑等优点，而且保留了大量木素，具有化学浆没有的某些特性，如高松厚度，优良的印刷性能等。但是关于竹材制浆也普遍伴随着竹浆质量较差、污染严重等问题，因此关于克服竹材制浆造纸的上述缺点问题成为了
内重要的研究方向。
[0003]从制浆工艺的角度出发，传统的制浆方法存在高污染、高能耗、高水耗等诸多问题，已经不能适应现代工业对环保的要求，追求更低能耗、更低污染、更低水耗成为目前造纸工业的发展方向。现有的生物制浆技术可以部分替代传统化学法制浆，生物制浆技术利用生物酶进行制浆，取代传统制浆工艺中高温高碱的化学反应，可以有效减少化工原料的使用，降低对水体的污染，减少能耗，符合造纸行业发展的方向。但是生物酶在制浆过程中的处理效率低的问题，导致制浆成本提高、纸浆性能不稳地、纸张性能变差。
[0004]针对生物酶制浆的技术问题进行进一步研究，发现造成生物酶处理效率较低的原因是由于木质纤维生物质原料中植物细胞壁起到抵御外部攻击和破坏的作用，如果能够通过有效的预处理打破木质纤维素内部稳定结构，即可提高生物酶对原料的可及度，改善浆料的性能。低共熔溶剂法是一种绿色的预处理方法，具有具有挥发性低、化学稳定性好、可降解实现重复回收利用优点。低共熔溶剂(DES)是由两种或三种组分通过氢键供体(HBD)和氢键受体(HBA)之间的氢键相互作用结合形成透明、具有黏性的均相溶剂。采用低共熔溶剂对木质纤维生物质原料进行预处理，可以提高木质纤维的润涨程度，增强酶的可及度。

技术实现思路

[0005]针对以上所述问题，本专利技术设计一种三元低共熔溶剂辅助生物酶处理竹子制备生物机械浆的方法，具体包括以下步骤：
[0006]S1、获取竹材原料：将竹子切段，进行螺旋挤压处理，初步获得竹材原料；
[0007]S2、制备三元低共熔溶剂：在温度为70℃～90℃的条件下，将氯化胆碱、1，4
‑
丁二醇和对羟基苯磺酸一水合物按照一定比例进行混合，并持续加热搅拌，至形成澄清透明液体，得到三元低共熔溶剂；
[0008]S3、低共熔溶剂预处理：将S1中获取的竹材原料与S2中所得三元低共熔溶剂按照1:9的质量比进行混合，并在100℃～120℃下反应0.5h～1h，随后用温水进行稀释，清洗至
中性，然后脱水；
[0009]S4、复合酶处理：将经S3低共熔溶剂预处理后的竹材原料放入密封袋子中，加入复合酶；
[0010]S5、高浓磨疏解：将经S4复合酶处理后的竹材原料进行高浓磨浆、洗涤，而后通过筛浆机筛选细浆浆料；
[0011]S6、打浆：对经S5高浓磨疏解后的浆料进行打浆处理，打浆度40
±2°
SR，获得纸浆；
[0012]S7、抄纸：将经S6打浆处理后的纸浆疏解，抄造成纸。
[0013]作为一种优选，S1中所述螺旋挤压通过螺旋挤压机完成处理。
[0014]作为一种优选，S2中所述氯化胆碱、1，4
‑
丁二醇和对羟基苯磺酸一水合物的混合比例为11：2：0.1。
[0015]作为一种优选，S4中所述所述复合酶的总用量为40U/g，处理温度为55℃，pH值为5.5，处理时间为60min。
[0016]作为一种优选，S4中所述复合酶以纤维素酶和木聚糖酶为基料，复配而成，所述纤维素酶和木聚糖酶的复配比例为1:3，液比1:6。
[0017]作为一种优选，S5中所述高浓磨浆分为两段处理，第一段磨浆间隙为0.5mm，第二段磨浆间隙为0.2mm。
[0018]作为一种优选，S6中使用PFI磨浆机对所述浆料进行打浆处理。
[0019]相对于现有技术，本专利技术的有益效果如下：
[0020]本专利技术通过设计一种三元低共熔溶剂辅助生物酶处理竹子制备生物机械浆的方法，采用低共熔溶剂对竹子进行预处理，提高了后续生物酶的处理效率，改善了纸浆性能。
[0021]从处理效率的角度出发，本专利技术技术方案整体缩短了制浆周期，缓解了现在采用微生物制剂进行制浆无法满足现在造纸业高效率高质量要求的技术问题；
[0022]从处理效果的角度出发，本专利技术技术方案制备得到的纸浆得率高、纸张性能优良；
[0023]从行业与环境保护的角度出发，本专利技术技术方案所用的低共熔溶剂可以回收利用，整体工艺减少了化学品用量，不会产生大量的废水，能够减少环境污染，符合现代造纸业更低能耗、更低污染、更低水耗的发展方向。
[0024]本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1为一种三元低共熔溶剂辅助生物酶处理竹子制备生物机械浆的流程图。
[0027]图2为竹子在三元低共熔溶剂预处理前后的SEM图像。
具体实施方式
[0028]为了使本专利技术所要解决的技术问题、技术方案和有益效果更加清楚明白，以下结
合附图和具体实施例，对本专利技术进一步详细说明。显然，所描述的实施例只是示例性的，而并非要限制本专利技术的范围。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本专利技术的概念。
[0029]如图1所示，为本专利技术提供一种三元低共熔溶剂辅助生物酶处理竹子制备生物机械浆的流程图。具体包括以下步骤：
[0030]一种三元低共熔溶剂辅助生物酶处理竹子制备生物机械浆的方法，具体包括以下步骤：
[0031]S1、获取竹材原料：将竹子切段，使用螺旋挤压机对竹材段料进行螺旋挤压的处理，初步获得竹材原料；
[0032]S2、制备三元低共熔溶剂：在温度为70℃～90℃的条件下，将氯化胆碱、1，4
‑
丁二醇和对羟基苯磺酸一水合物按照一定比例进行混合，并持续加热搅拌，至形成澄清透明液体，得到三元低共熔溶剂；
[0033]S3、低共熔溶剂预处理：将S1中获取的竹材原料与S2中所得三元低共熔溶剂按照1:本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三元低共熔溶剂辅助生物酶处理竹子制备生物机械浆的方法，具体包括以下步骤：S1、获取竹材原料：将竹子切段，进行螺旋挤压处理，初步获得竹材原料；S2、制备三元低共熔溶剂：在温度为70℃～90℃的条件下，将氯化胆碱、1，4
‑
丁二醇和对羟基苯磺酸一水合物按照一定比例进行混合，并持续加热搅拌，至形成澄清透明液体，得到三元低共熔溶剂；S3、低共熔溶剂预处理：将S1中获取的竹材原料与S2中所得三元低共熔溶剂按照1:9的质量比进行混合，并在100℃～120℃下反应0.5h～1h，随后用温水进行稀释，清洗至中性，然后脱水；S4、复合酶处理：将经S3低共熔溶剂预处理后的竹材原料放入密封袋子中，加入复合酶；S5、高浓磨疏解：将经S4复合酶处理后的竹材原料进行高浓磨浆、洗涤，而后通过筛浆机筛选细浆浆料；S6、打浆：对经S5高浓磨疏解后的浆料进行打浆处理，打浆度40
±2°
SR，获得纸浆；S7、抄纸：将经S6打浆处理后的纸浆疏解，抄造成纸。2.根据权利要求1所述的一种三元低共熔溶剂辅助生物酶处理竹子制备生物机械浆的方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁文凤，李凤凤，吉兴香，韩岩伯，张志礼，张世诚，耿梦缘，
申请(专利权)人：齐鲁工业大学山东省科学院，
类型：发明
国别省市：