芦苇或秸秆纤维素浆粕的制备方法技术

本发明专利技术属于化学纤维技术领域，特别涉及一种芦苇或秸秆等纤维素浆粕的制备方法。本发明专利技术的方法是先将芦苇或秸秆原料放入蒸汽爆破处理设备中进行汽爆处理，将经过蒸汽爆破处理后的芦苇或秸秆等原料水洗后浸泡在有机溶剂中进行处理，以完成纤维素制浆工艺。本发明专利技术所采用的技术具有缩短工艺流程，节能、环保（有机溶剂可以通过蒸馏回收再次利用），有利于清洁生产和环境保护的明显优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于化学纤维
，特别涉及一种芦苇或秸秆等纤维素浆粕的制备方法，它是采用蒸汽爆破预处理，再用有机溶剂处理芦苇或秸秆等植物纤维原料。
技术介绍
现阶段再生纤维素纤维大都以棉浆、木浆、竹浆为原料，经粘胶法或溶剂法制备而成。但随着林木资源的日益紧缺、耕地面积的减少以及竹浆需要三年才可以使用的限制，寻找开发新的原材料来制成纤维素浆粕就成为当务之急。 芦苇在我国北方分布广泛，是一种自然生长的高产植物。同时，我国是农业大国，具有可观的农作物秸秆资源，因此，充分利用芦苇、秸秆等资源，对于做好我国廉价资源的合理开发与综合利用工作，对解决三农问题，改善农村生态环境，提高资源利用率，实现能源多元化，保障国家能源安全等方面具有重要的意义，同时对于一个资源贫乏的国家来说也是势在必行的。 戸苹的化学成分中含有纤维素48 54%、木质素约18. 2%、戊聚糖约12.4%、灰分约2. 8% ;秸秆中含有纤维素含量约40 50% ;蔗渣中含有水分45 50%，糖分1 4% ，纤维45 52 % ，可溶性固体物1. 5 6 % ;麦草中含有纤维素36. 5 % ，戊聚糖20. 6 % ，木质素17. 6%，蜡状物质.6%，灰分5. 8%，它们的纤维素含量与3年生的毛竹纤维素含量相当。过去芦苇、秸秆的应用主要局限于造纸工业，如果我们能够利用芦苇、秸秆等资源来制备纤维素浆粕，则不但原料充足，价格低廉，还可弥补木浆、棉浆、竹浆的供应不足及价格高的缺陷。因此开发一种经济环保的制备芦苇、秸秆等纤维素浆粕的方法就成了每一个化学纤维科研工作者的课题。 传统的制备纤维素浆粕的方法可以参考中国专利CN1308160A公开的利用竹材生产粘胶纤维浆粕的工艺的工艺，其工艺为备料、开棉、碱预浸渍、蒸煮、倒料、洗涤、打浆、除砂、脱水浓縮、(预酸、氯化、碱化)、漂白、酸处理、洗涤、除砂、浓縮、抄造。其蒸煮之后，a-纤维素含量^95.5X，平均聚合度^ 600;漂白之后，a-纤维素含量^ 93%，平均聚合度^ 450，白度> 75%，粘度> 7. 5mPa. s。其后，CN1974921A公开的一种竹浆粕的制备方法对其技术进行了改进，其工艺为备料、蒸煮、倒料、洗涤、除砂、漂白、酸处理、洗涤、除砂、抄造，它主要采用马蹄形的备料方式，排除了蒸煮之后的筛选、疏解等步骤，优化了工艺参数，使得采用次氯酸盐直接漂白即可实现良好的效果。纵观现行的纤维素浆粕制备方法，都需要使用大量的氢氧化钠及次氯酸盐，生产方法复杂、工艺流程长、污染严重，难以满足生产发展的需要。随着人类环保意识的加强，采用无污染或少污染的制浆方法，在我国有着特殊的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有纤维素浆粕制备技术的不足，提供一种工艺简单、节能高效、清洁及无污染的芦苇或秸秆等纤维素浆粕的制备方法。 本专利技术所采用的技术方案是先用蒸汽爆破技术对芦苇或秸秆等植物纤维原料进行处理，再用有机溶剂对其进行处理，以完成纤维素制浆工艺。本专利技术的芦苇或秸秆等纤维素浆粕的制备方法包括以下步骤 1)将芦苇或秸秆等原料切成20 30mm长，除尘、筛选(除杂等)以备用； 2)将步骤1)得到的芦苇或秸秆等原料浸渍在试剂中进行预浸处理； 所述的预浸处理条件为浸渍试剂为亚硫酸钠、氢氧化钠、碳酸氢钠、碳酸钠、稀硫酸、稀盐酸或乙酸等，浸渍试剂的质量浓度为1 20%，浴比为i : 6 i : 20，温度为常温 IO(TC，时间为1 48小时； 3)将经步骤2)得到的芦苇或秸秆等原料放入蒸汽爆破处理设备中进行汽爆处理； 所述的汽爆条件为汽爆介质为水蒸汽、液态氨、二氧化硫、氮气或二氧化碳，压力为1 5Mpa，保压时间10 300秒后瞬间泄压； 4)将步骤3)得到的经蒸汽爆破处理后的芦苇或秸秆等原料水洗后浸泡在有机溶剂中进行处理；然后再经50 7(TC、质量浓度为10%的有机溶剂洗涤、水洗、烘干即可制得芦苇或秸秆等纤维素浆粕； 所述的浸泡在有机溶剂中进行处理的工艺条件有机溶剂质量浓度为20 80% ，浴比为1 : 6 1 : 30，温度为100 25(TC，时间为1 10小时。 所述的有机溶剂是甲醇、乙醇、乙二醇、正丙醇、异丙醇、l，4-丁二醇，乙酸乙酯或乙酸等。 所述的秸秆原料为玉米秸秆、棉花秸秆、稻草、麦草或蔗渣等。 本专利技术与现有技术相比具有下列优点 由于本专利技术利用了蒸汽爆破技术，在汽爆过程中，高压热蒸汽进入植物纤维原料并渗入内部的空隙中，由于热蒸汽和热的联合作用削弱了纤维素与木质素之间的作用力，使原料中的木质素等杂质软化和部分断裂，低分子物质溶出，而高压蒸汽释放时，已渗入纤维内部的热蒸汽分子以气流的方式从较封闭的孔隙中高速瞬间释放出来，蒸汽的膨胀对周围细胞壁结构施加了一个剪切力，破坏植物组织内部结构，从而完成木质素、纤维素、半纤维素等组织及糖链的分段分离。而经蒸汽爆破处理后的芦苇或秸秆等原料浸泡在有机溶剂中进行处理，有机溶剂可以降解植物原料中的木质素，达到木质素和纤维素高效分离的目的。因此，本专利技术所采用的技术具有縮短工艺流程，节能、环保(有机溶剂可以通过蒸馏回收再次利用)，有利于清洁生产和环境保护的明显优点。具体实施方式 实施例1 把芦苇(其化学组分中含有灰分3. 10%，木质素19. 17%，戊聚糖12.78%，纤维素48. 08% )切成20 25mm长的片断，将50g经过筛选的芦苇原料，用质量浓度为5%的盐酸，在4(TC，浴比1 : 6的条件下浸泡处理10小时；预浸后挤出多余的预浸液，使芦苇粗纤维的含水率控制在100%左右，而后置于汽爆罐中，关闭容器，迅速升压至预定的2. 7Mpa，汽爆介质为水蒸汽，待闪爆器压力恒定时，保压120秒后瞬间泄压，使原料在压差作用下进入接收容器中，收集汽爆原料，水洗。将经过蒸汽爆破处理的芦苇原料在烧瓶中再经质量浓度为50%的乙醇、浴比1 : 10，15(TC下处理6. 5小时。加热结束后，将烧瓶中的有机溶剂取出，然后对烧瓶中的剩余物进行过滤，分离出粗纤维和制浆废液，挤压出粗纤维间夹带的制浆废液与分离粗纤维时的制浆废液，一并加入到蒸馏烧瓶中蒸馏回收乙醇；而粗纤维经过7(TC的质量浓度为10%的乙醇洗涤，再用热水洗涤、烘干即可制得芦苇浆粕。 所得芦苇浆粕中含有a -纤维素的质量含量为93. 52%，木质素的质量含量为0. 34%，戊聚糖的质量含量为3%，灰分的质量含量为0. 10%，白度为79%。 实施例2 把玉米秸秆(其化学组分中含有灰分6. 1%，木质素17.54%，戊聚糖20.6%，纤维素41.3%)切成20 25mm长的片断，将50g经过筛选的玉米秸秆原料，用质量浓度为17. 5%的氢氧化钠在室温，浴比1 : 8的条件下浸泡处理1小时，预浸后挤出多余的预浸液，使玉米秸秆粗纤维的含水率控制在100%左右，而后置于汽爆罐中，关闭容器，迅速升压至预定的1. OMpa，汽爆介质为氮气，待闪爆器压力恒定时，保压300秒后瞬间泄压，使原料在压差作用下进入接收容器中，收集汽爆原料，水洗。将经过蒸汽爆破处理的玉米秸秆原料在烧瓶中再经质量浓度为80%的乙二醇、浴比1 : 15，18(TC下处理2. 5小时。加热结束后，将烧瓶中的溶剂取出，然后对烧瓶中的剩余物进行过滤，分离出粗纤维和制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种芦苇或秸秆纤维素浆粕的制备方法，其特征是，该方法包括以下步骤：　　１）将芦苇或秸秆原料切成２０～３０ｍｍ长，除尘、筛选以备用；　　２）将步骤１）得到的芦苇或秸秆原料浸渍在试剂中进行预浸处理；　　所述的预浸处理条件为：浸渍试剂为亚硫酸钠、氢氧化钠、碳酸氢钠、碳酸钠、稀硫酸、稀盐酸或乙酸，浸渍试剂的质量浓度为１～２０％，浴比为１∶６～１∶２０，温度为常温～１００℃，时间为１～４８小时；　　３）将经步骤２）得到的芦苇或秸秆原料放入蒸汽爆破处理设备中进行汽爆处理；所述的汽爆条件为：汽爆介质为水蒸汽、液态氨、二氧化硫、氮气或二氧化碳，压力为１～５Ｍｐａ，保压时间１０～３００秒后瞬间泄压；　　４）将步骤３）得到的经蒸汽爆破处理后的芦苇或秸秆原料水洗后浸泡在有机溶剂中进行处理；然后再经５０～７０℃、质量浓度为１０％的有机溶剂洗涤、水洗、烘干制得芦苇或秸秆纤维素浆粕；　　所述的浸泡在有机溶剂中进行处理的工艺条件为：有机溶剂的质量浓度为２０～８０％，浴比为１∶６～１∶３０，温度为１００～２５０℃，时间为１～１０小时。

【技术特征摘要】
一种芦苇或秸秆纤维素浆粕的制备方法，其特征是，该方法包括以下步骤1)将芦苇或秸秆原料切成20～30mm长，除尘、筛选以备用；2)将步骤1)得到的芦苇或秸秆原料浸渍在试剂中进行预浸处理；所述的预浸处理条件为浸渍试剂为亚硫酸钠、氢氧化钠、碳酸氢钠、碳酸钠、稀硫酸、稀盐酸或乙酸，浸渍试剂的质量浓度为1～20％，浴比为1∶6～1∶20，温度为常温～100℃，时间为1～48小时；3)将经步骤2)得到的芦苇或秸秆原料放入蒸汽爆破处理设备中进行汽爆处理；所述的汽爆条件为汽爆介质为水蒸汽、液态氨、二氧化硫、氮气或二氧化碳，压力为1～5Mpa，保压时间10～30...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘必前，汪前东，陆建雄，李兰，吴杰，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]