專利名稱：：一種“機械——活性氧化法”制取全棉桿纖維的方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種以棉花桿為原料，應用"機械——活性氧化法"，制取全棉桿纖維的方法。具體地說是以棉花桿為原料，以"機械——活性氧化法"生產建筑、造紙及其它用途纖維的方法。本方法同樣適用于利用其它禾本科植物秸桿、葦桿、竹材、灌木等作為原料，以生產上述用途的纖維物質。二
背景技術：
：森林是地球的重要生態(tài)資源，它除了能防止水土流失、調節(jié)氣候等作用外，還擔負著吸收二氧化碳、釋放氧氣的作用。然而目前世界的森林資源正以每年700X10Vz的速度遞減，森林資源用于生產木漿造紙，是造成森林資源加速遞減的重要原因之一；因此，尋找可替代木漿造紙的可再生纖維原料已刻不容緩。由于棉桿集韌皮纖維和莖桿木質纖維于一體，其化學組成非常接近于闊葉木材質(見表l)。表l:棉桿原料化學組成(％)和平均纖維長(mm)棉桿部位水分灰分抽取物亞氯酸鈉綜纖維素木素聚戊糖果膠平均纖維冷水熱水l柳aOH苯醇棉桿韌皮6.126.1218.3423.6643.572.775.5716.8423.369.642.46棉莖桿7.872.053.715.0221.361.6876.3221.3118.071.421.08全棉桿8.123.157.679.7428.721,9475.9520.1719.274.251.68資料來源《植:吻纖維化學教材》中B輕工il乙出版社2001我國是個產棉大國，年產高質量棉桿在數(shù)千萬噸以上，可目前對這種類似闊葉木的年生資源利用率還不到20%,多年來人們都想利用這一巨大的資源來代替木材來生產紙漿纖維。正是由于棉桿的特點是韌皮和莖桿結合成一體，其韌皮上的僵斑和腐斑不易分離，長期以來不能生產出用以造紙的、替代木纖維紙漿的全棉桿纖維槳。近些年來，雖有極少數(shù)的企業(yè)的棉桿為原料生產出可用以造紙的全棉桿纖維紙漿，但其存在著以下缺點1、其工藝復雜，需要的設備多，投資大；2、耗能高，仍存在著環(huán)境污染問題；3、不能生產出白色的棉桿纖維紙漿，也就是說不能用以白色紙張的生產。
發(fā)明內容本發(fā)明的目的是為了解決上述技術的不足提供一種"機械——活性氧化法"制取全棉桿纖維的方法。它是一種機械強化作用下的、化學藥劑協(xié)同作用制取白色全棉桿纖維漿的方法，其免蒸煮，不僅節(jié)能顯著，而且不產生嚴重污染生態(tài)環(huán)境的制漿黑液。本發(fā)明的技術方案是:將去除雜質的棉桿進行撕裂、粉碎并揉搓成絲絨狀，加入調配好的浸漬液進行預氧化反應，并攪拌；再將預氧化反應后的物料進行研磨疏解，經研磨疏解后的物料再進行研磨濃縮，同時加入活性氧磨槳漂白液進行漂白；經濃縮后的料漿濃度為2530%;經研磨濃縮漂白后的濃漿迸行加壓紊流終漂，便可制取全棉桿纖維漿。其具體工藝過程如下1、原料準備整理棉桿，去除雜物，將棉桿撕裂并粉碎，然后揉搓成絲絨狀物料。2、制取纖維'2.1予氧化處理將絲絨物料中加入調配好的浸漬液進行預氧化反應，并攪拌；對物料進行疏解，同時進行預反應；預氧化反應溫度為7080°C，預氧化反應的時間控制在4080分鐘。浸漬液中的組成按重量比活性氧A的含量為310%、活性氧B的含量為》2.5Pmol/L、活性氧C的含量為》3umol/L、活性氧D的含量為0.30.8%、活性氧化鈣為1050%、硅酸鈉為1.5%、磷酸鎂為0.15%、DTPA的含量為0.1%、其余為水，PH值1011。其中活性氧A為過氧化氫，活性氧B為叔丁基醇過氧化物，活性氧C為過氧化氫酶，活性氧D為錳過氧化氫酶。2.2研磨疏解處理將予氧化處理后的物料進行研磨疏解處理，均勻碾壓物料的壓縮比為^4:1，物料的叩解度》17%，形成絲絨狀細纖維，分離物料細胞間層中的纖維素，形成粗漿，色澤由棕色變?yōu)辄S色。2.3漂白濃縮將上述研磨疏解處理后的粗漿加入活性氧磨漿漂白劑，進行漂白，并進行濃縮，形成料漿。漂白濃縮的溫度控制在《6(TC;濃縮后的料漿濃度控制在2530%。活性氧磨漿漂白劑的加入量按其重量比為活性氧磨漿漂白劑棉桿=(0.040.06):1活性氧磨漿漂白劑的配方按干棉稈重量比為過氧化氫36%、過氧化氫酶2.55陶ol/Kg、錳過氧化氫酶36Mmol/Kg、叔丁基醇過氧化氫0.30.6%。到此時，棉桿已全部疏解成單絲纖維，并且首尾氧在磨熱力的強化作用下，木質素等基本溶出，纖維白度達70%以上。3、終漂處理將漂白濃縮制取的料漿(此時的料漿中活性氧化物尚有原加入量的約4050%存在)用水調至濃度為1012%，溫度調整到708(TC，再對料漿進行加壓至2MPa，并同時進行攪拌，時間為3045分鐘。便可制取全棉桿纖維漿。該全棉桿纖維漿可供造紙用。產生的廢液中含有部分殘留活性氧化物，稍加處理后可供預氧化處理中配制浸漬液使用。當需要用于建筑或其它等行業(yè)時，將制取的供造紙用的全棉桿纖維漿再進行濃縮、過濾、脫水或晾干便可，產生的廢水，由于含有部分殘留的活性氧化物，在稍加處理后，也可供調配浸漬液使用。本發(fā)明是一種機械強化作用下的、化學藥劑協(xié)同作用制取白色全棉桿纖維槳的方法，是利用機械攪拌、壓力的強化作用下，使活性氧化物能與全棉桿纖維更加充分的接觸、并能滲入棉桿韌皮上的僵斑和腐斑，使其裂解并除其色，提高了全棉桿纖維漿的白度，滿足了白紙的生產需要；本發(fā)明的整個過程不需要蒸煮節(jié)約了大量的能源；產生的廢水，含有部分殘留的活性氧化物，稍經處理后可回用，不產生嚴重污染生態(tài)環(huán)境的制漿黑液。因此，本發(fā)明具有纖維收得率高；有效地消除了僵斑和腐斑，白度好；免蒸煮，節(jié)能顯著；不產生嚴重污染生態(tài)環(huán)境的制漿黑液；工藝簡單，操作方便，投資少，成本低等特點。具體實施例方式本發(fā)明是-一種以棉花桿為原料，在機械強化作用下、化學藥劑協(xié)同作用制取白色全棉桿纖維漿的方法，是將去除雜質的棉桿進行撕裂、粉碎并揉搓成絲絨狀，加入調配好的浸漬液進行預氧化反應，并攪拌；再將預氧化反應后的物料進行研磨疏解，經研磨疏解后的物料再進行研磨濃縮，同時加入活性氧磨漿漂白液進行漂白；再將經研磨濃縮漂白后的濃槳進行加壓紊流終漂，便可制取全棉桿纖維漿。實施例1、原料準備整理棉桿，去除雜物，用撕裂機將棉桿撕裂并粉碎，然后用揉搓機進行揉搓成絲絨狀物料。2、制取纖維2.1予氧化處理將絲絨物料放入裝有機械疏解器的予氧化反應器中，加入調配好的浸漬液進行予氧化反應，'并起動機械疏解器，進行攪拌對物料進行疏解；預氧化反應溫度為7080°C，預氧化反應的時間控制在4080分鐘。本實施例為5060分鐘。浸漬液中的組成按干棉稈重量比活性氧A的含量為310%、活性氧B的含量為^2.5Mmol/L、活性氧C的含量為》3umol/L、活性氧D的含量為0.30.8%、活性氧化鈣為1050%、硅酸鈉為1.5%、磷酸鎂為0.15%、DTPA的含量為O.1%、其余為水，PH值1011。，浸漬液的優(yōu)化組成按重量比活性氧A的含量為58%、活性氧B的含量為》2.53.0%Mmol/L、活性氧C的含量為》3.03.5%Mmol/L、活性氧D的含量為0.50.7%、活性氧化轉為2832%、硅酸鈉為1.5%、磷酸鎂為0.15%、DTPA的含量為0.1%、其余為水，PH值1011。本實施例是采用該優(yōu)化組成。其中活性氧A為過氧化氫，活性氧B為叔丁基醇過氧化物，本實施例為叔丁基醇過氧化氫，也可用其它叔丁基醇過氧化物代替，如叔丁基醇過氧化氮、叔丁基醇過氧化氯等；活性氧C為過氧化氫酶，活性氧D為錳過氧化氫2.2研磨疏解處理將予氧化處理后的物料物料經螺旋擠漿器送入滾刀研磨機，進行研磨和進一步疏解處理，均勻碾壓物料的壓縮比為^4:1，物料的叩解度》17%。研磨疏解可以通過雙螺旋輥式碾刀機來實施,叩解度可以通過調整碾刀機的轉速和碾刀間隙來實現(xiàn)；研磨疏解機向轉速調整在8001200轉/分；刀片間隙調整為0.30.6mm。通過研磨疏解處理后，物料帚化率達99%以上，分離細胞間層中的纖維素，形成粗漿，色澤由棕色變?yōu)辄S色。2.3漂白濃磨將上述研磨疏解處理后的粗漿經螺旋擠漿器送入高濃磨漿7機，同時加入活性氧磨漿漂白劑，進行漂白，并進行高濃磨漿，形成料漿。漂白濃漿的溫度控制在《60。C，料槳濃度控制在2530%。活性氧磨漿漂白劑的加入量按其重量比為活性氧磨漿漂白劑棉桿=(0.040.06):1活性氧磨漿漂白劑的配方按干棉稈重量比為過氧化氫35%、過氧化氫酶2.55Mmol/L、錳過氧化氫酶36Mmol/L、叔丁基醇過氧化氫0.30.6%。到此時，棉桿已全部疏解成單絲纖維，并且活性氧在磨熱力的強化作用下，木質素等基本溶出，纖維白度達70%以上。3、終漂處理將漂白濃縮制取的料漿(此時的料漿中活性氧化物尚有原加入量的約4050%存在)由螺旋輸送機送入壓力式儲料罐，用水將料漿調至濃度為1012%,溫度調整到7080。C，再對料.漿進行加壓至2MPa，并同時進行攪拌(如通過增壓紊流器或壓力泵等)，時間為3045分鐘。在機械的攪拌作用下，剩余的活性氧化物與料漿中的纖維充分接觸，剩余的活性氧化物在壓力的作用下，進一步強化了活性作用，因而能消除其它工藝難以除去的棉桿漿的"黃頭";同時，在壓力的作用下，使活性氧能夠更好地進入殘留僵斑和腐斑內部，使其充分碎裂降解。便可制取全棉桿纖維漿。此時的纖維白度可達76%以上，該全棉桿纖維漿可供造紙用。產生的廢液中含有部分殘留活性氧化物，稍加處理后可供預氧化處理中配制浸漬液使用。制取的全棉桿纖維漿情況如下(l)白度檢測將制取的全棉桿纖維槳放入水中分散，在抽吸作用下，在布氏漏斗中成型，而后壓在濾紙上并壓平，經風干后用YQ-Z-48B白度儀測定白度為80.2%IS0;(2銜維性能測定用PFI打漿機，漿濃10%，打漿輥與打漿室間隙為0.2mm，控制打漿濃度為45°SR，在標準紙業(yè)成型器上抄取紙片進行檢測(見表2):表2:纖維性能檢測<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>(3)得漿率計算將全棉桿纖維漿調整至10%濃度，取100ml，用篩縫為0.15mm的平篩篩選，篩出的渣漿在IO(TC烘箱中干燥至衡重，計算得漿率為71.6%。當需要用于建筑或其它等行業(yè)時，將制取的供造紙用的全棉桿纖維漿再進行濃縮、過濾、脫水或晾干便可，產生的廢水，由于含有部分殘留活性氧化物，在稍加處理后，也可供調配浸漬液使用。由上可見，本發(fā)明是一種機械強化作用下的、化學藥劑協(xié)同作用制取白色全棉桿纖維漿的方法，是利用機械攪拌、壓力的強化作用下，使活性氧化物能與全棉桿纖維更加充分的接觸、并能滲入棉桿韌皮上的僵斑和腐斑，使其裂解并除其色，提高了全棉桿纖維漿的白度，滿足了白紙的生產需要；本發(fā)明的整個過程不需要蒸煮節(jié)約了大量的能源；產生的廢水，含有部分殘留的活性氧化物，稍經處理后可回用，不產生嚴重污染生態(tài)環(huán)境的制漿黑液。因此，本發(fā)明具有得纖維收得率高；有效地消除了僵斑和腐斑，白度好；免蒸煮，節(jié)能顯著;不產生嚴重污染生態(tài)環(huán)境的制漿黑液；工藝簡單，操作方便，投資少，成本低等特點。9權利要求1、一種“機械——活性氧化法”制取全棉桿纖維的方法，以棉桿為原料，其特征在于將去除雜質的棉桿進行撕裂、粉碎并揉搓成絲絨狀，加入調配好的浸漬液進行預氧化反應，并攪拌；再將預氧化反應后的物料進行研磨疏解，經研磨疏解后的物料再進行研磨濃縮，同時加入活性氧磨漿漂白液進行漂白，經研磨濃縮漂白后的濃漿進行加壓紊流終漂，便可制取全棉桿纖維漿；其具體工藝過程如下1、原料準備整理棉桿，去除雜物，將棉桿撕裂并粉碎，然后揉搓成絲絨狀物料；2、制取纖維2.1予氧化處理將絲絨物料中加入調配好的浸漬液進行預氧化反應，并攪拌；對物料進行疏解，同時進行預反應；預氧化反應溫度為70～80℃，預氧化反應的時間控制在40～80分鐘；浸漬液中的組成按重量比活性氧A的含量為3～10％、活性氧B的含量為≥2.5μmol/L、活性氧C的含量為≥3umol/L、活性氧D的含量為0.3～0.8％、活性氧化鈣為10～50％、硅酸鈉為1.5％、磷酸鎂為0.15％、DTPA的含量為0.1％、其余為水，PH值10～11；其中活性氧A為過氧化氫，活性氧B為叔丁基醇過氧化物，活性氧C為過氧化氫酶，活性氧D為錳過氧化氫酶；2.2研磨疏解處理將予氧化處理后的物料進行研磨疏解處理，均勻碾壓物料的壓縮比為≥4∶1，物料的叩解度≥17％，形成絲絨狀細纖維，分離物料細胞間層中的纖維素，形成粗漿，色澤由棕色變?yōu)辄S色；2.3漂白濃縮將上述研磨疏解處理后的粗漿加入活性氧磨漿漂白劑，進行漂白，并進行濃磨，形成料漿，漂白濃磨的溫度控制在≤60℃，濃磨后的料漿濃度控制在25～30％；活性氧磨漿漂白劑的加入量按其重量比為活性氧磨漿漂白劑∶棉桿＝(0.04～0.06)∶1活性氧磨漿漂白劑的配方按干棉稈重量比為過氧化氫3～6％、過氧化氫酶2.5～5μmol/Kg、錳過氧化氫酶3～6μmol/Kg、叔丁基醇過氧化氫0.3～0.6％；3、終漂處理將漂白濃縮制取的料漿用水調至濃度為10～12％，溫度調整到70～80℃，再對料漿進行加壓至2MPa，并同時進行攪拌，時間為30～45分鐘，便可制取全棉桿纖維漿；產生的廢液稍加處理后可供預氧化處理中配制浸漬液使用。2、根據(jù)權利要求1所述的"機械——活性氧化法"制取全棉桿纖維的方法，其特征在于所述的浸漬液的組成按重量比活性氧A的含量為57%、活性氧B的含量為》2.53.0%tool/L、活性氧C的含量為》3.03.5%umol/U活性氧D的含量為0.50.7%、活性氧化鈣為2832%、硅酸鈉為1.5%、磷酸鎂為O.15%、DTPA的含量為0.1%、其余為水，PH值1011。全文摘要一種以棉花桿為原料，應用“機械——活性氧化法”，制取建筑、造紙及其它用途纖維的全棉稈纖維的方法。將去除雜質的棉稈進行撕裂、粉碎并揉搓成絲絨狀，加入浸漬液進行預氧化反應，并攪拌；再進行研磨疏解，經研磨疏解后的物料再進行研磨濃縮，同時加入活性氧磨漿漂白液進行漂白，經研磨濃縮漂白后的濃漿進行加壓紊流終漂，便可制取供造紙用的全棉稈纖維漿；將全棉稈纖維漿再進行濃縮、過濾、脫水或晾干便可供建筑或其它等行業(yè)用的全棉稈纖維。具有得漿率高；有效地消除了僵斑和腐斑，白度好；免蒸煮，節(jié)能顯著；不產生嚴重污染生態(tài)環(huán)境的制漿黑液；工藝簡單，操作方便，投資少，成本低等特點。文檔編號D21C3/22GK101660282SQ200910018269公開日2010年3月3日申請日期2009年9月7日優(yōu)先權日2009年9月7日發(fā)明者馮恩福,馮益昌,敏張申請人:泰安思特?？瀑Q有限公司