專利名稱：稻殼及其它天然農副產品廢棄物如秸稈、玉米芯等的非氯漂白工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬天然農副產品廢棄物的加工應用領域，也屬于可生物降解環(huán)保材料領域。具體涉及稻殼即谷殼及其它天然農副產品廢棄物如秸桿、玉米芯等的非氯漂白工藝。
背景技術：
稻殼即谷殼、秸桿、玉米芯等農副產品廢棄物中雖然含有較多的纖維素、半纖維素，但因為所含纖維素的量和品質的原因，不能用于打制紙漿造紙。通常被當作燃料燒掉或者作為牲畜、動物的粗飼料或者切碎返回田地改良耕地的結構。這些農副產品廢棄物可以完全被生物降解，是可生物降解環(huán)保材料的一大資源，長期沒有得到充分利用。我國是一個農業(yè)大國，每年生產數千億公斤的糧食，副產的稻殼即谷殼、秸桿、玉米芯等農副產品廢棄物估計也在數千億公斤以上，如能充分利用是一筆很可觀的可生物降解環(huán)保材料資源。僅以稻殼為例，我國每年生產的稻谷在千億公斤以上，估計每年副產的稻殼應在數百億公斤以上。稻殼太硬，很少作飼料，長期以來被大量當作燃料燒掉。前些年，雖然也有用稻殼生產白碳黑的報道，但多數沒有實現規(guī)?；I(yè)生產。
近年來，在防止白色污染，開發(fā)一次性可降解餐具的熱潮中，人們竟相采用稻殼、秸桿、玉米芯等農副產品廢棄物作為一次性可降解餐具的主要原料。稻殼、秸桿、玉米芯等是天然農副產品的廢棄物，可以完全降解，用來制作一次性可降解餐具，不僅價廉物美，有利于餐具的完全降解，而且能賦予餐具較好的物理性能。稻殼是稻米的外殼，稻米煮熟成為米飯以后，再用稻殼制作的可降解餐具盛裝，有回歸自然的感覺。
但是美中不足的是以稻殼、秸桿、玉米芯等農副產品廢棄物，顏色灰褐不美觀，有時還有深褐色斑點，如果用作餐具會影響食欲，難于為廣大消費者所接受。其次，在稻谷、玉米的生長、加工和儲存過程中，稻殼、秸桿、玉米芯易被土壤、人畜糞便、農藥、細菌和霉菌(尤其是黃曲霉菌)污染，用其制作餐具后，有可能造成衛(wèi)生條件不達標。如果將稻殼先行漂白，再制作餐具，不僅可解決降解餐具的顏色問題，使其色淺美觀；而且通常使用的漂白劑如氯氣、漂白粉、次氯酸鈉、過氧乙酸等通常都是殺菌劑，利用漂白過程還可以清除細菌和霉菌對稻殼、秸桿、玉米芯的污染，使其衛(wèi)生條件合乎標準，可謂一舉兩得，彌補了可降解餐具的不足。但是，通常的漂白過程中要使用氯氣、次氯酸鹽等含氯漂白劑，會造成環(huán)境污染。目前，稻殼、秸桿、玉米芯等的漂白工藝國內尚未見有文獻和專利申請的報道。國外雖然有這些農副產品廢棄物漂白的文獻和專利申請的報道，但都采用的是生物法或酶法進行漂白，也沒有化學法非氯漂白的方法和工藝的文獻和專利申請的報道。國外報道的稻殼、秸桿、玉米芯等纖維型農副產品廢棄物的生物法或酶法漂白有較高的技術和設備要求，不適合我國的國情。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是采用非氯漂白的方法對稻殼、秸桿、玉米芯等纖維型農副產品廢棄物進行漂白。經漂白過后的稻殼、秸桿、玉米芯等農副產品廢棄物可以用作生物可降解環(huán)保材料以制作一次性可降解餐具、托盤、花缽、塑料用品的填料、環(huán)保型綠色包裝材料等。
本發(fā)明的特點是采用非氯漂白的方法在水溶液介質中對稻殼、秸桿、玉米芯等進行漂白。其關鍵點是采用非氯漂白劑，即在漂白過程中不使用氯氣、次氯酸鹽等含氯漂白劑，以減少污染，保護環(huán)境。
本發(fā)明的工藝是采用過氧化氫或過氧化鈉作為漂白劑，在一定的酸堿度即pH值范圍和溫度范圍內，在螯合劑、緩沖劑和穩(wěn)定劑存在下，對稻殼、秸桿、玉米芯等進行漂白。然后將漂白后的稻殼洗滌、靜置、過濾、烘干，便得到成品。過氧化鈉在水中也生成過氧化氫。過氧化氫作為一種無氯漂白劑，漂白時污染小，原料易得，而且漂白效果好，漂白后能得到穩(wěn)定的白度和較高的得率，是一種理想的無污染漂白劑。過氧化氫是一種無色無嗅的液體，可與水以任意比例混合。過氧化鈉易溶于水，它們都適合于在水溶液介質中對稻殼、秸桿、玉米芯等進行漂白。過氧化氫和過氧化鈉在水溶液介質的漂白過程中會產生氧自由基，氧自由基與纖維素中的色素作用，便可使之脫色。
為了得到較好的漂白效果，進行漂白的原料稻殼、秸桿、玉米芯最好先加工成粉狀，20-100目較為恰當，原料稻殼如果加工太粗漂白效果不理想，加工太細漂白過程中原料稻殼的損失太大。
水的用量即稻殼、秸桿、玉米芯與水的比例或濃度對漂白效果有明顯的影響。減少用水量、提高稻殼、秸桿、玉米芯與水的濃度比例有利于過氧化氫與稻殼等的漂白反應，減少游離于漂液中的過氧化氫的無效消耗；但用水量太少又易導致稻殼等混合不均勻的問題，影響漂白度。因此有一個最佳的的水量范圍，本發(fā)明選擇了稻殼、秸桿、玉米芯的3-5倍量。
此外在加入漂白劑之前，最好將稻殼、秸桿、玉米芯粉末在一定濃度的酸溶液中進行預處理，本發(fā)明選擇用2mol/L硫酸溶液將漿液調節(jié)至pH2-3，不斷攪拌下加熱至60-85℃保溫預處理0.5-2h，以除去稻殼、秸桿、玉米芯表面的蠟質等天然保護層，提高漂白質量。
過氧化氫或過氧化鈉在水溶液介質中對稻殼、秸桿、玉米芯的漂白作用有一定的最佳酸堿度即pH值范圍，而過氧化氫和過氧化鈉不穩(wěn)定，在堿性條件下更不穩(wěn)定，分解速度加快。當溶液中含有微量雜質或一些重金屬如Fe、Cu、Mn等也都能加速它的無效分解，放出氧氣，氧氣不起漂白作用。因此要控制漂白溶液的酸堿度即pH值，本發(fā)明將溶液的酸堿度控制在初始pH值為10-11范圍，在漂白溶液中還要加入一定量的螯合劑、緩沖劑和穩(wěn)定劑，以抑制過氧化氫或過氧化鈉的無效分解，節(jié)約漂白劑用量提高漂白效率。
稻殼、秸桿、玉米芯漂白主要是漂除這些農副產品廢棄物的灰褐色部分，漂白后所得谷殼、秸桿、玉米芯外觀為明亮的淺黃色或者恢復至這些農副產品廢棄物原有的本來顏色即認為是漂白效果良好，本專利的目的不是要將谷殼完全漂白至如同紙漿一樣的白度，但如果漂白后谷殼仍顯褐色、褐黃色或淺褐黃色即認為是漂白效果不好。
經漂白過后的稻殼、秸桿、玉米芯等農副產品廢棄物是生物可降解環(huán)保材料，可以制作一次性可降解餐具、托盤、花缽，還可以用作環(huán)保型綠色包裝材料以及塑料用品的填料等等。
本發(fā)明的優(yōu)點是采用非氯漂白的方法對稻殼、秸桿、玉米芯等纖維型農副產品廢棄物進行漂白，不僅可解決降解餐具的顏色問題，使其色淺美觀；漂白劑如次氯酸鈉、過氧化氫是殺菌劑，利用漂白過程可以清除細菌和霉菌對稻殼、秸桿、玉米芯的污染，使其衛(wèi)生條件合乎標準，彌補了目前可降解餐具的不足。更重要的是次氯酸鈉、過氧化氫不含氯，不會造成環(huán)境污染，更利于環(huán)境保護。經漂白過后的稻殼、秸桿、玉米芯等農副產品廢棄物可以用作生物可降解環(huán)保材料以制作一次性可降解餐具、托盤、花缽、塑料用品的填料、環(huán)保型綠色包裝材料等。
具體實施例方式
實施例1將一定重量的加工成50目的稻殼即谷殼加入其3-5倍量的水配成漿液，用2mol/L硫酸溶液調節(jié)至pH2-3，不斷攪拌下加熱至60-85℃保溫反應0.5-2h，再加入總漿液0.2-0.5％的EDTA(乙二胺四乙酸二鈉鹽)螯合劑，仍于60-85℃條件下保溫攪拌反應0.5-2h。
將溶液溫度降至60-65℃左右，再依次加入總漿液1-2.5％的硅酸鈉緩沖劑、0.1-1.0％的硫酸鎂穩(wěn)定劑、2-5％過氧化氫(30％溶液)，或1.4-3.5％的過氧化鈉待其充分溶解、混合均勻后，用15％氫氧化鈉溶液或2mol/L硫酸溶液調節(jié)漿液pH值為10-11，保溫60-85℃，攪拌反應1-3h。
反應結束后，將漂白后的稻殼洗滌、靜置、過濾、烘干，便得到漂白的稻殼，收率約90％。由于漂白后的稻殼含水量低于原料稻殼，實際收率多于90％。
實施例2將一定重量的加工成40目的玉米秸桿加入其3-5倍量的水配成漿液，用2mol/L硫酸溶液調節(jié)pH2-3，不斷攪拌下加熱至60-85℃保溫反應0.5-2h，再加入總漿液0.2-0.5％的EDTA螯合劑，仍于60-85℃條件下保溫攪拌反應0.5-2h。
將溶液溫度降至60-65℃左右，再依次加入總漿液1-2.5％的硅酸鈉緩沖劑、0.1-1.0％的硫酸鎂穩(wěn)定劑、2-5％過氧化氫(30％溶液)，或1.4-3.5％的過氧化鈉待其充分溶解、混合均勻后，用15％氫氧化鈉溶液或2mol/L硫酸溶液調節(jié)漿液pH值為10-11，保溫60-85℃，攪拌反應1-3h。
反應結束后，將漂白后的玉米秸桿洗滌、靜置、過濾、烘干，便得到漂白的玉米秸桿，收率約85-90％。由于漂白后的秸桿含水量低于原料秸桿，實際收率多于85-90％。
實施例3將一定重量的加工成40-50目的玉米芯加入其3-5倍量的水配成漿液，用2mol/L硫酸溶液調節(jié)pH2-3，不斷攪拌下加熱至60-85℃保溫反應0.5-2h，再加入總漿液0.2-0.5％的EDTA螯合劑，仍于60-85℃條件下保溫攪拌反應0.5-2h。
將溶液溫度降至60-65℃左右，再依次加入總漿液1-2.5％的硅酸鈉緩沖劑、0.1-1.0％的硫酸鎂穩(wěn)定劑、2-5％過氧化氫(30％溶液)，或1.4-3.5％的過氧化鈉待其充分溶解、混合均勻后，用15％氫氧化鈉溶液或2mol/L硫酸溶液調節(jié)漿液pH值為10-11，保溫60-85℃，攪拌反應1-3h。
反應結束后，將漂白后的玉米芯粉末洗滌、靜置、過濾、烘干，便得到漂白的玉米芯粉末，收率約85-90％。由于漂白后的玉米芯粉末含水量低于原料玉米芯，實際收率多于85-90％。
權利要求
1.稻殼及其它天然農副產品廢棄物如秸桿、玉米芯等的非氯漂白工藝，其特征在于將稻殼、秸桿、玉米芯等，在水溶液介質中采用過氧化氫或過氧化鈉作為漂白劑，在一定的酸堿度即pH值范圍和溫度范圍內，在螯合劑、緩沖劑和穩(wěn)定劑存在下，對稻殼、秸桿、玉米芯等進行漂白；將漂白后的稻殼洗滌、靜置、過濾、烘干，便得到成品。
2.根據權利要求1所述的工藝，其特征在于在進行漂白前先將稻殼、秸桿、玉米芯等加工成20-100目粉狀物，在加水制成漿液后，用2mol/L硫酸溶液調節(jié)至pH2-3，在60-85℃保溫預處理0.5-2h，再加入總漿液0.2-0.5％的EDTA螯合劑，于60-85℃條件下保溫攪拌0.5-2h進行螯合預處理。
3.根據權利要求1或2所述的工藝，其特征在于當以過氧化氫溶液作為漂白劑，溶液濃度為30％，加入量是總漿液的2-5％，當以過氧化鈉漂白劑，加入量是總漿液的1.4-3.5％。
4.根據權利要求所3述的工藝，其特征在于水的加入量是稻殼、秸桿、玉米芯的3-5倍；漂白時，用15％氫氧化鈉溶液或2mol/L硫酸溶液調節(jié)漿液的初始pH值為10-11，溫度保持為60-85℃，漂白時間為1-3h。
5.根據權利要求4所述的工藝，其特征在于漂白時，緩沖劑采用硅酸鈉，加入量是總漿液的1-2.5％，穩(wěn)定劑采用硫酸鎂，加入量是總漿液的0.1-1.0％。
全文摘要
本發(fā)明屬天然農副產品廢棄物的加工應用領域，也屬于可生物降解環(huán)保材料領域，具體涉及稻殼即谷殼及其它天然農副產品廢棄物如秸稈、玉米芯等的非氯漂白工藝。本發(fā)明在漂白過程中不使用氯氣、次氯酸鹽等含氯漂白劑，而是采用過氧化氫或過氧化鈉作為漂白劑，在一定的酸堿度即pH值范圍和溫度范圍內，在一定量的螯合劑、緩沖劑和穩(wěn)定劑存在下，對稻殼、秸稈、玉米芯等進行漂白，可以減少污染，保護環(huán)境。漂白后產品色淺亮麗美觀，還達到很好的殺菌效果。產品可用于制作一次性可降解餐具、托盤、花缽，還可以用作環(huán)保型綠色包裝材料以及塑料用品的填料等。
文檔編號B27K5/00GK1488476SQ0313565
公開日2004年4月14日 申請日期2003年8月21日 優(yōu)先權日2003年8月21日
發(fā)明者傅相鍇, 牛麗明, 楊新斌, 傅宏 申請人:西南師范大學