專利名稱：一種蒸煮液和一種棉稈皮漿粕的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及紡織纖維領(lǐng)域，尤其涉及一種蒸煮液和一種棉稈皮漿粕的制備方法。
背景技術(shù)：
隨著生活水平的日益提高，人們對紡織纖維的需求量越來越大。紡織纖維中，再生纖維素纖維是典型的可降解環(huán)境友好生物材料，其織物透氣性、吸濕性優(yōu)良，穿著舒適、衛(wèi)生，深受人們的青睞，市場需求旺盛。目前，再生纖維素纖維主要是以針葉木、闊葉木或棉短絨為原料生產(chǎn)。但隨著再生纖維素纖維用了的日益增加而使原料的供應(yīng)緊張，價格呈持續(xù)上升的趨勢，制約了再生纖維素纖維行業(yè)的發(fā)展。我國是棉花種植大國，僅棉花的副產(chǎn)品棉稈皮的年生物總量就達到400萬噸左右。棉稈皮屬韌皮纖維，是生產(chǎn)再生纖維素纖維的優(yōu)質(zhì)原料。例如，CN200710031571. 1中公開了一種利用棉稈皮制造粘膠纖維的方法，CN200710116511. X中也公開了一種棉稈皮漿粕及其制備方法，為棉稈皮生產(chǎn)漿粕開啟了先河。但上述兩種方法仍是傳統(tǒng)的漿粕生產(chǎn)工藝，存在以下不足(1)再生纖維素纖維提取率低CN200710031571. 1采用l_10g/L的硫酸浸泡棉稈皮進行除渣，但由于纖維素在酸性介質(zhì)中很不穩(wěn)定，長時間浸泡會使部分纖維素水解，而CN200710116511. X中蒸煮時采用高濃度燒堿，不可避免地將聚合度相對稍低的纖維素降解溶除，因此該兩種方法均會導(dǎo)致甲種纖維素的提取率下降。(2)上述兩種方法中漂白均采用氯漂，不僅對環(huán)境污染嚴(yán)重， 還對人有直接毒害性，發(fā)達國家已經(jīng)禁止使用氯漂工藝；另外，兩種方法中蒸煮液均采用堿煮，成分為高濃度燒堿，蒸煮完成后廢液的PH值高達14，有機物濃度很大，污染十分嚴(yán)重。因此，研究和采用無污染的棉稈皮漿粕制備工藝方法取代傳統(tǒng)漿粕制備工藝已成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的關(guān)鍵問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在棉稈皮漿粕制備方法中存在的棉桿皮漿粕提取率低和對環(huán)境污染大的技術(shù)問題。本發(fā)明提供了一種蒸煮液，所述蒸煮液含有以下組分 亞硫酸銨相對絕干棉稈皮的重量含量為15-25%， 尿素相對絕干棉稈皮的重量含量為3-8%， 蒽醌或其衍生物相對絕干棉稈皮的重量含量0. 01-1% ； 所述蒸煮液的pH=7-8，液比為1 :(3-5)。本發(fā)明還提供了一種棉稈皮漿粕的制備方法，采用棉稈皮為原料生產(chǎn)棉稈皮漿粕，包括對棉稈皮依次進行以下工序預(yù)處理、蒸煮、漂白、堿抽提、濃縮和抄漿；其中，蒸煮采用的蒸煮液為本發(fā)明提供的蒸煮液。本發(fā)明提供的蒸煮液中，采用中性的亞硫酸銨為主要成分，能有效降低傳統(tǒng)堿性蒸煮液對纖維素的水解或降解；尿素起到滲透和溶脹的作用，促使蒸煮液深入到膠質(zhì)內(nèi)部進行反應(yīng)，有助于膠質(zhì)的溶除；蒽醌或其衍生物既是脫除木質(zhì)素的反應(yīng)劑、催化劑，又是纖維素的保護劑，從而保證棉桿皮漿粕的提取率。另外，采用本發(fā)明的蒸煮液對棉稈皮進行蒸煮完成后，蒸煮廢液可用作肥料，解決環(huán)境污染的問題。采用本發(fā)明提供的制備方法，能得到纖維素含量高、白度好、戊糖、灰份等雜質(zhì)含量較低的棉桿皮漿粕。
具體實施例方式本發(fā)明提供了一種蒸煮液，其特征在于，所述蒸煮液含有以下組分 亞硫酸銨相對絕干棉稈皮的重量含量為15-25%，
尿素相對絕干棉稈皮的重量含量為3-8%，
蒽醌或其衍生物相對絕干棉稈皮的重量含量0. 01-1% ； 所述蒸煮液的pH=7-8，液比為1 :(3-5)。傳統(tǒng)方法中蒸煮采用堿法蒸煮，主要成分為燒堿和硫化鈉。其中，硫化鈉會產(chǎn)生強烈的臭皮蛋味，對皮膚和眼睛有很強的腐蝕性，并且硫化鈉本身能燃燒。采用傳統(tǒng)堿法蒸煮完成后，蒸煮廢液PH值高達14，有機物濃度很大，污染十分嚴(yán)重。本發(fā)明提供的蒸煮液，采用亞硫酸銨為主要成分，其pH值為7-8，能有效降低傳統(tǒng)堿性蒸煮液對纖維素的水解或降解，從而保證纖維素的含量。尿素起到滲透和溶脹的作用， 促使蒸煮液深入到膠質(zhì)內(nèi)部進行反應(yīng)，有助于膠質(zhì)的溶除。蒽醌或其衍生物既是脫除木質(zhì)素的反應(yīng)劑、催化劑，又是纖維素的保護劑，從而保證棉桿皮漿粕的提取率。另外，采用本發(fā)明的蒸煮液對棉稈皮進行蒸煮完成后，蒸煮廢液可用作肥料，解決環(huán)境污染的問題。本發(fā)明還提供了一種棉稈皮漿粕的制備方法，采用棉稈皮為原料生產(chǎn)棉稈皮漿粕，包括對棉稈皮依次進行以下工序預(yù)處理、蒸煮、漂白、堿抽提、濃縮和抄漿；其中，蒸煮采用的蒸煮液為本發(fā)明提供的蒸煮液。根據(jù)本發(fā)明的制備方法，先對棉稈皮進行預(yù)處理。本發(fā)明中，棉稈皮為將棉稈通過棉稈皮芯分離設(shè)備進行分離得到。所述預(yù)處理包括先將皮芯分離的棉稈皮采用多對圓弧形齒輥同時反復(fù)壓軋搓揉，再將棉稈皮浸泡于漂白廢液或堿抽提廢液中進行超聲波處理。棉稈經(jīng)過皮芯分離后，棉稈皮表面緊密的角質(zhì)層已經(jīng)部分破損。在此基礎(chǔ)上，通過采用多對圓弧型齒輥對棉稈皮進行反復(fù)壓軋搓揉，使棉稈皮表面的臘質(zhì)、果膠和蛋白質(zhì)組成不含纖維素，具有疏水性的角質(zhì)層有效清除掉，從而大大減輕后續(xù)加工中去除膠質(zhì)的負(fù)擔(dān)，有利于蒸煮藥液對棉稈皮纖維中膠質(zhì)的作用，并使其后蒸煮廢液中有機污染物總量降低了 50%以上。然后將壓軋搓揉后的棉桿皮浸泡于漂白廢液或堿抽提廢液中，進行超聲波處理。本發(fā)明中，通過采用漂白廢液或堿抽提廢液，能使廢液得到充分有效利用，降低污染， 非常環(huán)保，同時降低成本。超聲波處理的條件包括超聲波頻率為25-50kHz，處理時間為 20-30min，處理溫度為 45_55°C。采用超聲波處理有如下作用(1)超聲波空化所產(chǎn)生的射流首先沖擊包圍在纖維表面上的膠雜質(zhì)，并在這些膠雜質(zhì)的原始缺陷或結(jié)合薄弱的環(huán)節(jié)產(chǎn)生應(yīng)力，應(yīng)變的集中，將棉桿皮中的膠雜質(zhì)粉碎并分散于溶液中。(2)運用超聲波能量打斷半纖維素同木質(zhì)素結(jié)合的化學(xué)鍵，使纖維與膠質(zhì)的結(jié)合變松。(3)通過超聲波的空化作用，能有效激活漂白廢液中的過氧化氫脫除木質(zhì)素效率，加速氧化分解半纖維素及果膠質(zhì)；超聲波同樣能有效激活堿
4抽提廢液中的0H—，促使其與膠質(zhì)的反應(yīng)速度加快。已降解、擴散溶出的膠質(zhì)聚合物在超聲波的作用下迅速乳化和分散，避免其重新吸附于纖維上。通過超聲波預(yù)處理，棉稈皮纖維間的膠質(zhì)被部分去除，結(jié)構(gòu)更為疏松，纖維得到進一步松解，這就為下一步亞銨蒸煮創(chuàng)造了更加有利的條件。根據(jù)本發(fā)明的制備方法，預(yù)處理完成后，然后對棉桿皮進行蒸煮。由于在棉稈皮預(yù)處理過程中，已將其角質(zhì)層有效清除，還溶除了纖維間的部分膠雜，此時棉稈皮結(jié)構(gòu)已經(jīng)十分疏松，因此本發(fā)明中通過采用本發(fā)明提供的亞銨蒸煮液對棉桿皮進行蒸煮就能達到脫除膠質(zhì)的目的。所述蒸煮的包括將棉桿皮和蒸煮液放入蒸球中，先冷轉(zhuǎn)使蒸煮液均勻浸漬棉桿皮，然后向蒸球中通入蒸汽進行蒸煮。具體，蒸煮的條件包括壓力為0. 6-09MPa，溫度為 150-175° C，保溫時間為90-180min。所述蒸煮液的組分及其作用如前所述，此處不贅述。蒸煮完成后，為了確保棉桿皮漿的白度，還需然后進行漂白。傳統(tǒng)的漂白工藝包括氯化，堿處理和次氯酸鈉補充漂白，操作復(fù)雜，對技術(shù)和設(shè)備要求較高，尤其是污染非常嚴(yán)重。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，本發(fā)明中所述漂白所采用的漂白液含有以下組分
過氧化氫相對絕干棉稈皮的重量含量為2-6%，
鉬酸鹽相對絕干棉稈皮的重量含量為0. 4-0. 8%，
三亞乙基三胺五乙酸相對絕干棉稈皮的重量含量為0. 3-0. 5%， 所述漂白液的pH=5。本發(fā)明采用的漂白液為無氯漂白，并與后續(xù)的堿抽提工序結(jié)合，能徹底去除棉桿皮中殘余木質(zhì)素。所述漂白液中，主要組分為過氧化氫，過氧化氫是公認(rèn)的最清潔的藥品， 且所述漂白液的PH=5，即漂白在酸性條件下進行。所述漂白液中，鉬酸鹽對過氧化氫具有催化作用，能有效地提高過氧化氫脫除木質(zhì)素的效率，提高棉桿皮漿粕的提取率。三亞乙基三胺五乙酸是過氧化氫漂白的螯合性穩(wěn)定劑，能有效除去金屬離子。漂白的條件包括溫度為 80-90° C，時間為 120min。采用本發(fā)明的酸性漂白在完成漂白后，接著進行一段堿抽提，目的是更好地溶出酸性漂白時脫除的木質(zhì)素，更進一步溶除殘余半纖維素等膠質(zhì)，僅漂白與堿抽提，就可溶除 60%左右的木質(zhì)素。所述堿抽提所采用的堿抽提液中含有燒堿，所述燒堿相對絕干棉稈皮的重量含量為1力％。堿抽提的條件包括溫度為55-65°C，時間45-60min。本發(fā)明中，漂白和堿抽提完成后，其漂白廢液和堿抽提廢液可用于對棉桿皮進行超聲波預(yù)處理，具體作用如前所述。超聲波處理完畢后，可將兩種廢液混合，使漂白廢液與堿抽提廢液酸堿中和，排放基本上達到無污染，非常環(huán)保。作為本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識，漂白、堿抽提完畢后，可按照棉桿皮漿粕常規(guī)生產(chǎn)方式進行洗料、酸處理、精選等工序，本發(fā)明中不再贅述。最后將棉稈皮漿經(jīng)濃縮機處理至濃度為3-6%，然后送抄漿機進行抄造、烘干得到用于生產(chǎn)再生纖維素纖維的棉稈皮漿粕。采用本發(fā)明提供的制備方法，通過對皮芯分離的棉桿皮進行預(yù)處理，并采用本發(fā)明提供的蒸煮液進行一次亞銨蒸煮，然后漂白、堿抽提、濃縮和抄漿，可得到一種纖維素含量高、白度好、戊糖、灰份等雜質(zhì)含量較低的棉桿皮漿粕。具體地，采用本發(fā)明的制備方法提取的漿粕中，甲種纖維素彡92wt%，灰分彡0. 15wt%，鐵分彡30mg/kg，粘度8_30MPa S，白度彡72%，吸堿值彡500%,小塵埃彡300mm2/kg,大塵埃彡3個/kg。本發(fā)明中各工序所采用的原料和設(shè)備，均可通過商購得到，本發(fā)明中并無特殊限定。以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步解釋說明。實施例1
(1)預(yù)處理首先將棉稈皮芯分離機分離出來的棉稈皮喂入多對圓弧型齒輥機進行往復(fù)壓軋、搓揉，較徹底清除掉棉稈皮表面的角質(zhì)層，再把壓軋搓揉過的棉稈皮浸泡在漂白廢液中，在25KHz超聲波與漂白廢液共同作用下處理30min，處理溫度50士5°C。(2)蒸煮將經(jīng)過步驟(1)棉桿皮和蒸煮液放入蒸球中，蒸煮液中亞硫酸銨15% (相對絕干棉稈皮的重量含量)，尿素4% (相對絕干棉稈皮的重量含量)，蒽醌或其衍生物 0. 02% (相對絕干棉稈皮的重量含量)，pH值=7，液比1 :3。蒸煮條件包括壓力0.6MPa，溫度 150° C，保溫時間 180min。(3)漂白漂白液配方過氧化氫4% (相對絕干棉稈皮的重量含量)，鉬酸鹽0. 4% (相對絕干棉稈皮的重量含量)，三亞三胺五乙酸0. 3% (相對絕干棉稈皮的重量含量)，pH=5。 漂白條件包括溫度85° C，時間120min.。(4)堿抽提堿抽提配方燒堿1. 1% (相對絕干棉稈皮的重量含量)。堿抽提條件包括溫度60士5° C，時間50min。(5)濃縮、抄漿棉稈皮漿經(jīng)濃縮機處理至漿濃為，然后送抄漿機進行抄造。通過上述步驟，得到本實施例的棉桿皮漿粕，其中甲種纖維素92. 2wt%,灰分 0. 15wt%，鐵分 ^mg/kg，粘度 16MPa S，白度 72. 5%，吸堿值 567%，小塵埃 211mm2/kg，大塵埃2個/kg。實施例2
(1)預(yù)處理首先將棉稈皮芯分離機分離出來的棉稈皮喂入多對圓弧型齒輥機進行往復(fù)壓軋、搓揉，較徹底清除掉棉稈皮表面的角質(zhì)層，再把壓軋搓揉過的棉稈皮浸泡在漂白廢液中，在50KHz超聲波與漂白廢液共同作用下處理20min，處理溫度50士5°C。(2)蒸煮將經(jīng)過步驟(1)棉桿皮和蒸煮液放入蒸球中，蒸煮液中亞硫酸銨20% (相對絕干棉稈皮的重量含量)，尿素5% (相對絕干棉稈皮的重量含量)，蒽醌或其衍生物 0. 8% (相對絕干棉稈皮的重量含量)，pH值=8，液比1 :4。蒸煮條件包括壓力0. 8MPa，溫度 165° C，保溫時間 IlOmin。(3)漂白漂白液配方過氧化氫5% (相對絕干棉稈皮的重量含量)，鉬酸鹽0. 6% (相對絕干棉稈皮的重量含量)，三亞三胺五乙酸0. 4% (相對絕干棉稈皮的重量含量)，pH=5。 漂白條件包括溫度90° C，時間120min.。(4)堿抽提堿抽提配方燒堿1. 6% (相對絕干棉稈皮的重量含量)。堿抽提條件包括溫度60士5° C，時間60min。(5)濃縮、抄漿棉稈皮漿經(jīng)濃縮機處理至漿濃為6wt%，然后送抄漿機進行抄造。通過上述步驟，得到本實施例的棉桿皮漿粕，其中甲種纖維素93wt%，灰分 0. 13wt%，鐵分2%ig/kg，粘度IlMPa S，白度74%，吸堿值610%，小塵埃198mm2/kg，大塵埃 1.7 個/kg。實施例3
(1)預(yù)處理首先將棉稈皮芯分離機分離出來的棉稈皮喂入多對圓弧型齒輥機進行往復(fù)壓軋、搓揉，較徹底清除掉棉稈皮表面的角質(zhì)層，再把壓軋搓揉過的棉稈皮浸泡在漂白廢液中，在35KHz超聲波與漂白廢液共同作用下處理25min，處理溫度50士5°C。
(2)蒸煮將經(jīng)過步驟(1)棉桿皮和蒸煮液放入蒸球中，蒸煮液中亞硫酸銨25% (相對絕干棉稈皮的重量含量)，尿素7% (相對絕干棉稈皮的重量含量)，蒽醌或其衍生物 1% (相對絕干棉稈皮的重量含量)，pH值=7. 5，液比1 :5。蒸煮條件包括壓力0. 9MPa，溫度 175° C，保溫時間90min。(3)漂白漂白液配方過氧化氫6% (相對絕干棉稈皮的重量含量)，鉬酸鹽0. 8% (相對絕干棉稈皮的重量含量)，三亞三胺五乙酸0. 5% (相對絕干棉稈皮的重量含量)，pH=5。 漂白條件包括溫度85° C，時間120min.。(4)堿抽提堿抽提配方燒堿1 (相對絕干棉稈皮的重量含量)。堿抽提條件包括溫度60士5° C，時間45min。(5)濃縮、抄漿棉稈皮漿經(jīng)濃縮機處理至漿濃為5wt%，然后送抄漿機進行抄造。通過上述步驟，得到本實施例的棉桿皮漿粕，其中甲種纖維素93. 6wt%，灰分 0. 12wt%，鐵分20mg/kg，粘度IOMPa S，白度76%，吸堿值580%，小塵埃189mm2/kg，大塵埃 1.2 個/kg。以上實施例僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，所作出的若干改進，也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種蒸煮液，其特征在于，所述蒸煮液含有以下組分 亞硫酸銨相對絕干棉稈皮的重量含量為15-25%， 尿素相對絕干棉稈皮的重量含量為3-8%， 蒽醌或其衍生物相對絕干棉稈皮的重量含量0. 01-1% ； 所述蒸煮液的pH=7-8，液比為1 :(3-5)。
2.一種棉稈皮漿粕的制備方法，采用棉稈皮為原料生產(chǎn)棉稈皮漿粕，包括對棉稈皮依次進行以下工序預(yù)處理、蒸煮、漂白、堿抽提、濃縮和抄漿；其特征在于，所述蒸煮采用的蒸煮液為權(quán)利要求1所述的蒸煮液。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述棉稈預(yù)處理包括先將皮芯分離的棉稈皮采用多對圓弧形齒輥同時反復(fù)壓軋搓揉，再將棉稈皮浸泡于漂白廢液或堿抽提廢液中進行超聲波處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，超聲波處理的條件包括超聲波頻率為25-50Hz，處理時間為20-30min，處理溫度為45_55°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述蒸煮的條件包括壓力為 0. 6-09MPa，溫度為 150-175° C，保溫時間為 90_180min。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述漂白所采用的漂白液含有以下組分過氧化氫相對絕干棉稈皮的重量含量為2-6%，鉬酸鹽相對絕干棉稈皮的重量含量為0. 4-0. 8%，三亞乙基三胺五乙酸相對絕干棉稈皮的重量含量為0. 3-0. 5%， 所述漂白液的pH=5。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，漂白的條件包括溫度為80-90°C， 時間為120min。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，堿抽提所采用的堿抽提液中含有燒堿，所述燒堿相對絕干棉稈皮的重量含量為1-洲。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，堿抽提的條件包括溫度為55-65°C， 時間 45-60min。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述濃縮和抄漿為將棉稈皮漿經(jīng)濃縮機處理至漿濃為3-6wt%，然后送抄漿機進行抄造。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種蒸煮液，含有亞硫酸銨，相對絕干棉稈皮的重量含量為15-25%；尿素，相對絕干棉稈皮的重量含量為3-8%；蒽醌或其衍生物，相對絕干棉稈皮的重量含量0.01-1%；蒸煮液的pH=7-8，液比為1∶(3-5)。本發(fā)明還提供了一種采用該蒸煮液制備棉稈皮漿粕的方法，包括對棉稈皮依次進行以下工序預(yù)處理、蒸煮、漂白、堿抽提、濃縮和抄漿。本發(fā)明的蒸煮液采用中性的亞硫酸銨，同時含有尿素和蒽醌或其衍生物，能有效保證棉稈皮漿粕的提取率；蒸煮廢液可用作肥料，漂白采用過氧化氫、鉬酸鹽與三亞乙基三胺五乙酸的混合物，非常環(huán)保。采用本發(fā)明提供的制備方法，能得到纖維素含量高、白度好、戊糖、灰份等雜質(zhì)含量較低的棉稈皮漿粕。
文檔編號D21C5/00GK102212973SQ20111008388
公開日2011年10月12日 申請日期2011年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月5日
發(fā)明者凌受明, 凌暉 申請人:凌受明