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CN111979817A - 一种植物纤维中木素脱除的方法 - Google Patents

一种植物纤维中木素脱除的方法 Download PDF

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CN111979817A CN202010697503.4A CN202010697503A CN111979817A CN 111979817 A CN111979817 A CN 111979817A CN 202010697503 A CN202010697503 A CN 202010697503A CN 111979817 A CN111979817 A CN 111979817A
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lignin
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CN202010697503.4A
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陕绍云
缪应菊
张开斌
李崇斌
鲁成才
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Yunnan Yunjing Forestry & Pulp Mill Co ltd
Kunming University of Science and Technology
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Yunnan Yunjing Forestry & Pulp Mill Co ltd
Kunming University of Science and Technology
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Abstract

本发明公开了一种植物纤维中木素的脱除方法，将待脱除木素的植物纤维原料破碎，加入到过硫酸盐溶液中，室温下浸泡得到混合物料；在搅拌条件下，将混合物料加热恒温数小时；经固液分离，所得固体用水反复洗涤至中性，即得脱木素纤维。本发明木素脱除率最高可达96.6%；本发明较传统的亚氯酸钠法、氯‑乙醇胺法、二氧化氯法、过醋酸法和过醋酸‑硼氢化钠法等工艺的操作简便、工艺流程短、能耗低、环境危害低。

Description

一种植物纤维中木素脱除的方法
技术领域
本发明属于制浆及造纸技术领域，特别涉及化学法脱除植物纤维中木素的方法。
背景技术
纤维素是自然界中分布最广、含量最多的一种多糖，每年全球植物纤维素的产量约为1800亿吨，是替代化石资源如煤、天然气、石油等不可再生资源的最有前景的可再生、可生物降解的天然高分子。棉花是天然的最纯纤维素来源，纤维素含量接近100%，主要用于人类生活所需织物及医疗卫生。其他植物纤维的纤维素含量则相对较低，木材中纤维素占40～50%、10～30%的半纤维素和20～30%的木质素；草浆中纤维素占30～40%、15～25%的半纤维素和20～30%的木质素；竹浆中纤维素占40～50%、15～25%的半纤维素和20～30%的木质素；废纸浆中纤维素占50～61%、10～20%木素、5～15%半纤维素；也就是说，如果要以植物纤维中的纤维素为原料，首先则需要除去纤维中的木素，木素的去除目前主要有：亚氯酸钠法、氯-乙醇胺法、二氧化氯法、过醋酸法和过醋酸-硼氢化钠法等方法，但这些方法存在工艺流程长、操作复杂、环境危害大等缺点。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种植物纤维中木素脱除的方法，采用过硫酸盐脱除植物纤维中的木素，溶于水的过硫酸盐溶液产生大量的具有强氧化能力的SO4 -•自由基和H2O2，将木素的芳香环打开，使得不溶于水的木素降解为可溶于水的小分子化合物，从而脱除植物纤维中的木素。
本发明通过下列技术方案实现：一种植物纤维中木素脱除的方法，包括下列各步骤：
（1）将待脱除木素的植物纤维原料破碎；
（2）按固液比g/g计为1:20～120，将步骤（1）破碎的原料加入到浓度为5～60wt%的过硫酸盐溶液中，室温下浸泡2～12h，得到混合物料；
（3）在搅拌条件下，将步骤（2）的混合物料加热至40～90℃后恒温1～16h，以脱除纤维中木素；
（4）经固液分离，所得固体用水反复洗涤至中性，即得脱木素纤维。
所述植物纤维原料为竹片、木片、草料、木浆、草浆、麻浆、苇浆、蔗浆、竹浆、破布浆、棉浆、废纸浆中的一种或两种以上。
所述过硫酸盐为过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾或过硫酸氢钾。
所述搅拌条件为机械搅拌或磁力搅拌中的一种。
所述加热为水浴加热、电热板加热、电炉加热中的一种。
所述固液分离为抽滤、离心中的一种或两种混用。
与现在的技术相比，本发明具有如下优点：
（1）本发明提出采用的过硫酸盐溶于水时可产生大量的SO4 -•自由基和H2O2，这些自由基和过氧化氢分子都具有极强的氧化能力，能将木素的芳香环打开，使得不溶于水的木素降解为可溶于水的小分子化合物而从植物纤维中脱除。
（2）相比传统的亚氯酸钠法、氯-乙醇胺法、二氧化氯法等方法具有操作简便、工艺流程短、能耗低、环境危害低等优势。传统方法工艺流程长，操作复杂，需要多次加料，如二氧化氯法还需采用多段漂白。而本发明提供的方法一步加料，无需而外的操作步骤即可使木素去除率达90%以上。其次，排放废液为无氯废水，含有NH4 +和SO4 2-，而NH4 +和SO4 2-去除比含氯废水容易，比如通过调节NH4 +和SO4 2-形成(NH4)2SO4，然后通过结晶即可实现分离。
附图说明
图1是实施例1竹片中的木素脱除前后的照片；
图2是实施例3未漂白桉木浆的木素脱除前后的照片；
图3是实施例5未漂白思茂松浆的木素脱除前后的照片。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围不局限于所述内容。
实施例1
（1）将竹片破碎成竹屑；
（2）按固液比g/g计为1:50，将步骤（1）的竹屑10g加入到500g浓度为35wt%的过硫酸铵溶液中，室温下浸泡2h，得到混合物料；
（3）在机械搅拌条件下，将步骤（2）的混合物料水浴加热至70℃后恒温16h，以脱除纤维中木素；
（4）经抽滤，所得固体用水反复洗涤至中性，即得脱木素纤维，其木素去除率为93.6%。
实施例2
（1）将竹片破碎成竹屑；
（2）按固液比g/g计为1:50，将步骤（1）的竹屑10g加入到500g浓度为25wt%的过硫酸钾溶液中，室温下浸泡4h，得到混合物料；
（3）在机械搅拌条件下，将步骤（2）的混合物料水浴加热至70℃后恒温12h，以脱除纤维中木素；
（4）经抽滤，所得固体用水反复洗涤至中性，即得脱木素纤维，其木素去除率为86.9%。
实施例3
（1）将未漂白桉木浆板破碎成碎屑；
（2）按固液比g/g计为1:25，将步骤（1）的碎屑10g加入到250g浓度为40wt%的过硫酸铵溶液中，室温下浸泡6h，得到混合物料；
（3）在机械搅拌条件下，将步骤（2）的混合物料水浴加热至70℃后恒温8h，以脱除纤维中木素；
（4）经离心分离，所得固体用水反复洗涤至中性，即得脱木素纤维，其木素去除率为89.6%。
实施例4
（1）将竹片破碎成竹屑；
（2）按固液比g/g计为1:20，将步骤（1）的竹屑20g加入到400g浓度为20wt%的过硫酸氢钾溶液中，室温下浸泡8h，得到混合物料；
（3）在磁力搅拌条件下，将步骤（2）的混合物料电热板加热至70℃后恒温6h，以脱除纤维中木素；
（4）经抽滤，所得固体用水反复洗涤至中性，即得脱木素纤维，其木素去除率为93.6%。
实施例5
（1）将未漂白思茂松浆破碎成碎屑；
（2）按固液比g/g计为1:26.67，将步骤（1）的碎屑15g加入到400g浓度为45wt%的过硫酸铵溶液中，室温下浸泡6h，得到混合物料；
（3）在机械搅拌条件下，将步骤（2）的混合物料电炉加热至80℃后恒温4h，以脱除纤维中木素；
（4）经抽滤、离心分离，所得固体用水反复洗涤至中性，即得脱木素纤维，其木素去除率为96.6%。
实施例6
（1）将稻草破碎成碎屑；
（2）按固液比g/g计为1:50，将步骤（1）的碎屑加入到浓度为35wt%的过硫酸钠溶液中，室温下浸泡2h，得到混合物料；
（3）在机械搅拌条件下，将步骤（2）的混合物料水浴加热至40℃后恒温16h，以脱除纤维中木素；
（4）经抽滤，所得固体用水反复洗涤至中性，即得脱木素纤维，其木素去除率为88.8%。
实施例7
（1）将未漂白思茅松浆破碎成碎屑；
（2）按固液比g/g计为1:100，将步骤（1）的碎屑10g加入到1000g浓度为60wt%的过硫酸铵溶液中，室温下浸泡2h，得到混合物料；
（3）在磁力搅拌条件下，将步骤（2）的混合物料水浴加热至90℃后恒温4h，以脱除纤维中木素；
（4）经离心分离，所得固体用水反复洗涤至中性，即得脱木素纤维，其木素去除率为90.3%。
实施例8
（1）将废旧瓦楞纸破碎成碎屑；
（2）按固液比g/g计为1:120，将步骤（1）的碎屑10g加入到1200g浓度为5wt%的过硫酸铵溶液中，室温下浸泡12h，得到混合物料；
（3）在磁力搅拌条件下，将步骤（2）的混合物料水浴加热至50℃后恒温1h，以脱除纤维中木素；
（4）经抽滤和离心分离，所得固体用水反复洗涤至中性，即得脱木素纤维，其木素去除率为41.1%。

Claims (6)

1.一种植物纤维中木素脱除的方法，其特征在于包括下列各步骤：
（1）将待脱除木素的植物纤维原料破碎；
（2）按固液比g/g计为1:20～120，将步骤（1）破碎的原料加入到浓度为5～60wt%的过硫酸盐溶液中，室温下浸泡2～12h，得到混合物料；
（3）在搅拌条件下，将步骤（2）的混合物料加热至40～90℃后恒温1～16h；
（4）经固液分离，所得固体用水反复洗涤至中性，即得脱木素纤维。
2.根据权利要求1所述的植物纤维中木素脱除的方法，其特征在于：所述植物纤维原料为竹片、木片、草料、木浆、草浆、麻浆、苇浆、蔗浆、竹浆、破布浆、棉浆、废纸浆中的一种或两种以上。
3.根据权利要求1所述的植物纤维中木素脱除的方法，其特征在于：所述过硫酸盐为过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾或过硫酸氢钾。
4.根据权利要求1所述的植物纤维中木素脱除的方法，其特征在于：所述搅拌条件为机械搅拌或磁力搅拌中的一种。
5.根据权利要求1所述的植物纤维中木素脱除的方法，其特征在于：所述加热为水浴加热、电热板加热、电炉加热中的一种。
6.根据权利要求1所述的植物纤维中木素脱除的方法，其特征在于：所述固液分离为抽滤、离心中的一种或两种混用。
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