一種大龍竹預(yù)浸漬二乙醇胺-蒽醌蒸煮制漿方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種大龍竹預(yù)浸漬二乙醇胺-蒽醌蒸煮制漿方法，采用云南特色材種大龍竹，在預(yù)浸漬后使用二乙醇胺溶劑及蒽醌助劑蒸煮制漿；通過本發(fā)明方法制得的紙漿具得率高，黏度較高，強度較好的特點，且分離后的廢液可直接作為預(yù)浸漬溶液及蒸煮溶劑循環(huán)使用。
【專利說明】一種大龍竹預(yù)浸漬二乙醇胺-蒽醌蒸煮制漿方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于竹材原料有機溶劑法制漿【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種大龍竹原料的預(yù)浸潰二乙醇胺-蒽醌蒸煮制漿領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]大龍竹，其纖維平均長度為2.72mm，平均寬度為26.37 μ m，長寬比為103.2，是云南省栽培面積最大，用途最廣，經(jīng)濟價值最高的竹種之一，具有廣闊的開發(fā)利用前景。
[0003]且制漿造紙工業(yè)發(fā)展至今，硫酸鹽法制漿，燒堿法制漿已成為制漿工業(yè)的主流，但這類方法制漿的主要缺點是污染嚴(yán)重，投資費用高。有機溶劑制漿法制漿，其目的在于取代傳統(tǒng)制漿工藝，尋求可提高紙質(zhì)量及產(chǎn)量的新方法。目前，得到廣泛認(rèn)可的有機溶劑制漿法中，低沸點有機溶劑，比如沸點都小于100°c的乙醇和甲醇等低沸點醇是溶劑制漿中優(yōu)先選擇的溶劑。但是，這類低沸點有機溶劑的低沸點、高揮發(fā)性和易燃等特性，使制漿蒸煮必須高壓下進行，存在潛在的易燃、易爆及相關(guān)事故的安全隱患。而二乙醇胺溶劑沸點為268.8°C，屬于高沸點型的有機溶劑，高溫蒸煮時產(chǎn)生的蒸汽壓較小，可以在接近常壓下蒸煮從而安全性高。
[0004]但目前在高沸點溶劑法制漿過程中，對木材原料及竹材的蒸煮溫度大多高于200°C，采用蒸煮廢液的預(yù)浸潰，及在蒸煮中配加助劑，可期望降低能耗。同時對二乙醇胺蒸煮廢液作為浸潰溶液及蒸煮液的回收，可盡可能的達到有二乙醇胺封閉循環(huán)使用的效果，從而進一步達到高效節(jié)能清潔化生產(chǎn)的目標(biāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的在于提供一種大龍竹有機溶劑法制漿方法一預(yù)浸潰二乙醇胺-蒽醌蒸煮制漿，采用該方法制得的竹材紙漿具有得率高，黏度較高，強度較好，且蒸煮過程中壓力小，蒸煮廢液循環(huán)回用效果好的特點。
[0006]本發(fā)明蒸煮制漿方法中，首先使用原溶劑或經(jīng)超濾分離水分的二乙醇胺-蒽醌蒸煮廢液對大龍竹竹段原料進行預(yù)浸潰，浸潰后的竹段原料以部分浸潰溶液(預(yù)浸潰過程中的二乙醇胺原溶劑或經(jīng)超濾分離水分的二乙醇胺-蒽醌蒸煮廢液)為蒸煮液，同時配加蒽醌助劑進行蒸煮制漿，蒸煮后分離廢液篩漿后得到成漿，分離出的廢液依次經(jīng)過微濾和超濾并通過減壓蒸餾除去水分后作為預(yù)浸潰溶液繼續(xù)回用。
[0007]本發(fā)明大龍竹有機溶劑發(fā)蒸煮制漿方法按照以下具體步驟進行，文中百分比均為質(zhì)量百分比，液比除特別說明外均為最初原料絕干質(zhì)量對總?cè)芤后w積的比值:
(1)用鍘刀將大龍竹劈拆成長2cnT3Cm，寬度3cm以下的竹段，作為制漿原料；
(2)步驟(I)后所得竹段使用二乙醇胺或經(jīng)超濾分離水分的二乙醇胺-蒽醌蒸煮廢液對大龍竹竹段原料進行預(yù)浸潰；
(3)取步驟(2)中的預(yù)浸潰后竹段和部分預(yù)浸潰溶液置入以一定液比置入鏈?zhǔn)焦栌驮≌糁箦佒械腎L鋼制密封小罐中，加入蒽醌，升溫加熱，進行蒸煮制漿；(4)步驟(3)蒸煮結(jié)束后停止加熱，打開鏈?zhǔn)焦栌驮≌糁箦?，取出鋼制密封小罐，開罐，取出漿料置于350目尼龍漿袋中，分離收集廢液；
(5)步驟(4)分離廢液后，所得漿料用與蒸煮時相同液比(漿料和熱水是以最初原料絕干質(zhì)量對洗滌時所用熱水體積的比值為1:4~1:8的液比)的約80-90°C的熱水于85°C的水浴鍋中洗滌三次，每30min —次，最后用清水常溫下洗滌至pH=6.5^7.5 ；
(6)步驟(5)后所得漿料置于篩漿機中，使用篩縫為0.40mm的篩板加清水進行篩選，分離篩渣，得到大龍竹潔凈紙漿；
(7)步驟(4)后，將所收集的廢液以l:l(Tl:20的體積比加水稀釋，并依次使用孔徑
0.22 μ m~0.65 μ m的微濾膜進行微濾，再使用截留分子量5000-30000的超濾膜進行超濾，收集濾液，得到二乙醇胺-蒽醌蒸煮廢液；
(8)步驟(7)收集的濾液，進行減壓蒸餾除去水分；
(9)步驟(8)后所得溶液作為預(yù)浸潰溶液進行回用。
[0008]根據(jù)最終紙漿低高錳酸鉀值和高黏度要求，步驟(2)、步驟(3)的預(yù)浸潰和蒸煮制漿處理條件可以調(diào)節(jié)，上述步驟(2)處預(yù)浸潰的工藝條件為:以最初原料絕干質(zhì)量:總?cè)芤后w積的比值=l:l(Tl:20的液比，將大龍竹竹段浸于二乙醇胺或經(jīng)過超濾分離水分后的二乙醇胺-蒽醌蒸煮廢液中，并在40°C~60°C下浸潰24tT48h。
[0009]上述步驟(3)的蒸煮制漿工藝條件為:取步驟(2)中的預(yù)浸潰后竹段原料和預(yù)浸潰溶液以最初原料絕干質(zhì)量:總?cè)芤后w積的比值=1:41:8的液比置入鏈?zhǔn)焦栌驮≌糁箦佒械腎L鋼制密封小罐中，并添加原料絕干質(zhì)量0.1~0.5%蒽醌，密閉后升溫，升溫時間從800C開始計時，90min后升至15(TC小保溫60min,小保溫結(jié)束后繼續(xù)升溫60min至最高溫度1700C ~195°C下保溫 210mirT360min。
[0010]本發(fā)明中試劑無特殊說明，均為市售的常規(guī)試劑，使用的二乙醇胺、蒽醌等試劑為分析純試劑。
[0011]本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點:
二乙醇胺的沸點超過200°c，高溫蒸煮時產(chǎn)生的蒸汽壓較小，可以在接近常壓下蒸煮從而安全性高。同時二乙醇胺為堿性介質(zhì)，加入蒽醌助劑有利于木質(zhì)素的脫除，并且能顯著降低二乙醇胺蒸煮過程中所需的最高保溫溫度；且二乙醇胺具有一定黏性，溶劑的滲透具有一定阻礙，通過預(yù)浸潰可達到充分浸透的目的，并可溶出部分低分子木質(zhì)素和抽出物，從而降低蒸煮過程中蒸煮溫度，也可縮短蒸煮時間。
[0012] 通過超濾分離部分木質(zhì)素等成分的回收的二乙醇胺蒸煮廢液中存留著一些低分子多元醇(來自于糖等)和低分子酚類物質(zhì)等來自于植物原料制漿降解的小分子組分，可將其作為浸潰過程中及制漿體系內(nèi)自我補加的多元醇溶劑及助劑，并作為蒸煮液的一部分進入循環(huán)利用系統(tǒng)，從而達到清潔化生產(chǎn)的目的。
[0013]總之，新型原料大龍竹的預(yù)浸潰二乙醇胺-蒽醌法蒸煮制漿，在盡可能清潔化生產(chǎn)前提下，并在促進脫木質(zhì)素和保護碳水化合物的同時，可在常壓下制得較高得率，較低卡伯值，較好黏度的大龍竹制漿。采用本發(fā)明方法制得的大龍竹紙漿有得率高，強度好的特點，得率可達到56~65%，黏度可達110(Tl300mL/g，卡伯值可達15~26。
【具體實施方式】[0014]下面通過實施例對本發(fā)明作進一步描述說明，但本發(fā)明保護范圍不局限于所述內(nèi)容，實施例中所有百分比均為質(zhì)量百分比，液比除特別說明外均為最初原料絕干質(zhì)量對總?cè)芤后w積的比值。
[0015]實施例1:本大龍竹預(yù)浸潰二乙醇胺-蒽醌法蒸煮制漿方法，具體內(nèi)容如下:
實施例中以大龍竹為原料，用鍘刀切成長度2cnT3Cm，寬度3cm以下的竹段；竹段經(jīng)篩
選后進行預(yù)浸潰，預(yù)浸潰后置于IL鋼制密封小罐中，并放入鏈?zhǔn)焦栌驮≌糁箦佒羞M行二乙醇胺-蒽醌法蒸煮制漿，具體步驟如下:
(O預(yù)浸潰:大龍竹竹段以最初原料絕干質(zhì)量:總二乙醇胺體積的比值=1:10的液比浸于新鮮的二乙醇胺溶劑中，在60°C溫度下浸潰36h ；
(2)取步驟(1)預(yù)浸潰后的竹段和部分預(yù)浸潰溶液(預(yù)浸潰過程中所使用的二乙醇胺溶劑)以最初原料絕干質(zhì)量:總?cè)芤后w積的比值=1:8的液比置入鏈?zhǔn)焦栌驮≌糁箦佒械腎L鋼制密封小罐中；
(3)步驟(2)后加入原料絕干質(zhì)量0.3%蒽醌；
(4)步驟(3)后將鋼制小罐密封，裝入鏈?zhǔn)焦栌驮≌糁箦佒?，空轉(zhuǎn)lOmin，使罐中原料與溶液進一步混合均勻；
(5)步驟(4)后開始升溫，溫度升至80°C后開始計時，90min后溫度升至150°C，并在此溫度下保溫60min ；
(6)步驟(5)保溫結(jié)束后繼續(xù)升溫60min至170°C，并在此溫度下保溫360min；
(7)步驟(6)保溫結(jié)束后停止加熱，打開鏈?zhǔn)焦栌驮≌糁箦?，取出鋼制密封小罐，開罐，取出漿料置于350目尼龍漿袋中，分離收集廢液；
(8)步驟(7)分離廢液后，所得漿料用1:8的液比(即最初原料絕干質(zhì)量對洗滌時所用熱水體積的比值為1:8)的85°C的熱水于85°C的水浴鍋中洗滌三次，每30min —次，最后用清水常溫下洗滌至pH=6.5^7.5 ；
(9)步驟(8)后所得漿料置于篩漿機中，使用篩縫為0.40mm的篩板加清水進行篩選，分離篩渣，得到大龍竹潔凈紙漿；
(10)步驟(7)后，將所收集的廢液以1:15的體積比加水稀釋，并依次使用孔徑0.50ym的微濾膜進行微濾，再使用截留分子量15000的超濾膜進行超濾，收集濾液，得到二乙醇胺-蒽醌蒸煮廢液；
(11)步驟(10)收集的濾液，進行減壓蒸餾除去水分；
(12)步驟(11)后所得溶液作為預(yù)浸潰溶液進行回用。
[0016]結(jié)果:紙漿得率62.0%，黏度1260mL/g，卡伯值21.2。
[0017]實施例2:本大龍竹預(yù)浸潰二乙醇胺-蒽醌法蒸煮制漿方法，具體內(nèi)容如下: 實施例中以大龍竹為原料，用鍘刀切成長度2cnT3Cm，寬度3cm以下的竹段；竹段經(jīng)篩
選后進行預(yù)浸潰，預(yù)浸潰后置于IL鋼制密封小罐中，并放入鏈?zhǔn)焦栌驮≌糁箦佒羞M行二乙醇胺-蒽醌法蒸煮制漿，具體步驟如下:
(O預(yù)浸潰:大龍竹竹段以最初原料絕干質(zhì)量:總?cè)芤后w積的比值=1:15的液比浸于經(jīng)過超濾并分離水分后的二乙醇胺-蒽醌蒸煮廢液中，在60°C溫度下浸潰24h ；
(2)將步驟(1)預(yù)浸潰后的竹段和部分預(yù)浸潰溶液(預(yù)浸潰過程中所使用的經(jīng)超濾分離水分的二乙醇胺-蒽醌蒸煮廢液)以最初原料絕干質(zhì)量:總?cè)芤后w積的比值=1:6的液比置入鏈?zhǔn)焦栌驮≌糁箦佒械腎L鋼制惡'封小iip中；
(3)步驟(2)后加入原料絕干質(zhì)量0.5%蒽醌；
(4)步驟(3)后將鋼制小罐密封，裝入鏈?zhǔn)焦栌驮≌糁箦佒校辙D(zhuǎn)lOmin，使罐中原料與溶液進一步混合均勻；
(5)步驟(4)后開始升溫，溫度升至80°C后開始計時，90min后溫度升至150°C，并在此溫度下保溫60min ；
(6)步驟(5)保溫結(jié)束后繼續(xù)升溫60min至195°C，并在此溫度下保溫300min；
(7)步驟(6)保溫結(jié)束后停止加熱，打開鏈?zhǔn)焦栌驮≌糁箦?，取出鋼制密封小罐，開罐，取出漿料置于350目尼龍漿袋中，分離收集廢液；
(8)步驟(7)分離廢液后，所得漿料用1:6的液比(即最初原料絕干質(zhì)量對洗滌時所用熱水體積的比值為1:6)的80°C的熱水于85°C的水浴鍋中洗滌三次，每30min —次，最后用清水常溫下洗滌至pH=6.5^7.5 ；
(9)步驟(8)后所得漿料置于篩漿機中，使用篩縫為0.40mm的篩板加清水進行篩選，分離篩渣，得到潔凈紙漿；
(10)步驟(7)后，將所收集的廢液以1:10的體積比加水稀釋，并依次使用孔徑0.22um的微濾膜進行微濾，再使用截留分子量10000的超濾膜進行超濾，收集濾液，得到二乙醇胺-蒽醌蒸煮廢液；
(11)步驟(10)收集的濾液，進行減壓蒸餾除去水分；
(12)步驟(11)后所得溶液作為預(yù)浸潰溶液進行回用。
[0018]結(jié)果:紙漿得率60.0%,黏度1200mL/g，卡伯值18.6。
[0019]實施例3:本大龍竹預(yù)浸潰二乙醇胺-蒽醌法蒸煮制漿方法，具體內(nèi)容如下:
實施例中以大龍竹為原料，用鍘刀切成長度2cnT3Cm，寬度3cm以下的竹段；竹段經(jīng)篩
選后進行預(yù)浸潰，預(yù)浸潰后置于IL鋼制密封小罐中，并放入鏈?zhǔn)焦栌驮≌糁箦佒羞M行二乙醇胺-蒽醌法蒸煮制漿，具體步驟如下:
(O預(yù)浸潰:大龍竹竹段以最初原料絕干質(zhì)量:總?cè)芤后w積的比值=1:20的液比浸于經(jīng)過超濾并分離水分后的二乙醇胺-蒽醌蒸煮廢液中，在40°C溫度下浸潰48h ；
(2)將步驟(1)預(yù)浸潰后的竹段和部分預(yù)浸潰溶液(預(yù)浸潰過程中所使用的經(jīng)超濾分離水分的二乙醇胺-蒽醌蒸煮廢液)以最初原料絕干質(zhì)量:總?cè)芤后w積的比值=1:7的液比置入鏈?zhǔn)焦栌驮≌糁箦佒械腎L鋼制惡'封小iip中；
(3)步驟(2)后加入原料絕干質(zhì)量0.4%蒽醌；
(4)步驟(3)后將鋼制小罐密封，裝入鏈?zhǔn)焦栌驮≌糁箦佒?，空轉(zhuǎn)lOmin，使罐中原料與溶液進一步混合均勻；
(5)步驟(4)后開始升溫，溫度升至80°C后開始計時，90min后溫度升至150°C，并在此溫度下保溫60min ；
(6)步驟(5)保溫結(jié)束后繼續(xù)升溫60min至190°C，并在此溫度下保溫240min；
(7)步驟(6)保溫 結(jié)束后停止加熱，打開鏈?zhǔn)焦栌驮≌糁箦仯〕鲣撝泼芊庑」?，開罐，取出漿料置于350目尼龍漿袋中，分離收集廢液；
(8)步驟(7)分離廢液后，所得漿料用1:7的液比(即最初原料絕干質(zhì)量對洗滌時所用熱水體積的比值為1:7)的90°C的熱水于85°C的水浴鍋中洗滌三次，每30min —次，最后用清水常溫下洗滌至pH=6. 5^7. 5 ；
(9)步驟（8)后所得漿料置于篩漿機中，使用篩縫為0.40mm的篩板加清水進行篩選，分 離篩渣，得到潔凈紙漿；
(10)步驟（7)后，將所收集的廢液以1:20的體積比加水稀釋，并依次使用孔徑0.65 y m 的微濾膜進行微濾，再使用截留分子量20000的超濾膜進行超濾，收集濾液，得到二乙醇 胺_蒽醌蒸煮廢液；
(11)步驟（10)收集的濾液，進行減壓蒸餾除去水分；
(12)步驟（11)后所得溶液作為預(yù)浸潰溶液進行回用。
[0020]結(jié)果：紙漿得率58. 1%，黏度1130mL/g，卡伯值25. 4。
[0021]實施例4 :本大龍竹預(yù)浸潰二乙醇胺_蒽醌法蒸煮制漿方法，具體內(nèi)容如下：
實施例中以大龍竹為原料，用鍘刀切成長度2cnT3Cm，寬度3cm以下的竹段；竹段經(jīng)篩
選后進行預(yù)浸潰，預(yù)浸潰后置于1L鋼制密封小罐中，并放入鏈?zhǔn)焦栌驮≌糁箦佒羞M行二乙 醇胺_蒽醌法蒸煮制漿，具體步驟如下：
(I)預(yù)浸潰：大龍竹竹段以最初原料絕干質(zhì)量：總?cè)芤后w積的比值=1:20的液比浸于 新鮮的二乙醇胺溶劑中，在50°C溫度下浸潰40h ；
(2 )將步驟（1)預(yù)浸潰后的竹段和部分預(yù)浸潰溶液(預(yù)浸潰過程中所使用的二乙醇胺原 溶劑）以最初原料絕干質(zhì)量：總?cè)芤后w積的比值=1:4的液比置入鏈?zhǔn)焦栌驮≌糁箦佒械?1L鋼制密封小罐中；
(3)步驟（2)后加入原料絕干質(zhì)量0.2%蒽醌；
(4)步驟（3)后將鋼制小罐密封，裝入鏈?zhǔn)焦栌驮≌糁箦佒?，空轉(zhuǎn)lOmin，使罐中原料與 溶液進一步混合均勻；
(5)步驟（4)后開始升溫，溫度升至80°C后開始計時，90min后溫度升至150°C，并在此 溫度下保溫60min ；
(6)步驟（5)保溫結(jié)束后繼續(xù)升溫60min至185°C，并在此溫度下保溫350min；
(7)步驟（6)保溫結(jié)束后停止加熱，打開鏈?zhǔn)焦栌驮≌糁箦?，取出鋼制密封小罐，開罐， 取出漿料置于350目尼龍漿袋中，分離收集廢液；
(8)步驟（7)分離廢液后，所得漿料用1:4的液比（即最初原料絕干質(zhì)量對洗滌時所用 熱水體積的比值為1:4)的85°C的熱水于85°C的水浴鍋中洗滌三次，每30min —次，最后用 清水常溫下洗滌至pH=6. 5^7. 5 ；
(9)步驟（8)后所得漿料置于篩漿機中，使用篩縫為0.40mm的篩板加清水進行篩選，分 離篩渣，得到潔凈紙漿；
(10)步驟（7)后，將所收集的廢液以1:10的體積比加水稀釋，并依次使用孔徑0.40 y m 的微濾膜進行微濾，再使用截留分子量30000的超濾膜進行超濾，收集濾液；
(II)步驟（10)收集的濾液，進行減壓蒸餾除去水分；
(12)步驟（11)后所得溶液作為預(yù)浸潰溶液進行回用。
[0022]結(jié)果：紙漿得率61. 7%，黏度1180mL/g，卡伯值20. 1。
【權(quán)利要求】
1.一種大龍竹預(yù)浸潰二乙醇胺-蒽醌蒸煮制漿方法，其特征在于具體工藝步驟如下: (1)將大龍竹劈拆成長2cnT3Cm，寬度3cm以內(nèi)的竹段，作為制漿原料； (2)使用二乙醇胺或經(jīng)超濾分離水分的二乙醇胺-蒽醌蒸煮廢液對大龍竹竹段原料進行預(yù)浸潰； (3)取步驟(2)中的預(yù)浸潰后竹段和預(yù)浸潰溶液置入鏈?zhǔn)接驮≌糁箦佒羞M行蒸煮制漿； (4)蒸煮完成后分離漿料和廢液，所得漿料用80-90°C的熱水于85°C的水浴鍋中洗滌三次，每30min —次，最后用清水常溫下洗滌至pH=6.5^7.5，其中漿料和熱水是以最初原料絕干質(zhì)量對洗滌時所用熱水體積的比值為1:41:8的液比混合洗滌； (5)洗滌后所得漿料置于篩漿機中，使用篩縫為0.40mm的篩板加清水進行篩選，分離篩渣，得到大龍竹潔凈紙漿； (6)所得廢液以1:l(Tl: 20的體積比加水稀釋，并使用孔徑0.22 μ π1Ο.65 μ m的微濾膜進行微濾，然后用截留分子量5000-30000的超濾膜進行超濾；超濾后所得濾液進行減壓蒸餾除去水分，減壓蒸餾后所得二乙醇胺-蒽醌蒸煮廢液作為預(yù)浸潰溶液進行回用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述大龍竹預(yù)浸潰二乙醇胺-蒽醌法蒸煮制漿方法，其特征在于:步驟(2)預(yù)浸潰處理工藝條件為:以最初原料絕干質(zhì)量:總?cè)芤后w積的比值=l:l(Tl:20的液比，將大龍竹竹段浸于二乙醇胺或經(jīng)過超濾分離水分后的二乙醇胺-蒽醌蒸煮廢液中，并在40°C~60°C下浸潰24h~48h。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述大龍竹預(yù)浸潰二乙醇胺-蒽醌法蒸煮制漿方法，其特征在于:步驟(3)蒸煮制漿工藝條件 為:取步驟(2)中的預(yù)浸潰后竹段原料和預(yù)浸潰溶液以最初原料絕干質(zhì)量:總?cè)芤后w積的比值=1:41:8的液比置入鏈?zhǔn)接驮≌糁箦佒?，并添加原料絕干質(zhì)量0.1 "0.5%的蒽醌,密閉后升溫90min至15(TC小保溫60min,升溫時間從8(TC開始計時，小保溫結(jié)束后繼續(xù)升溫60min至最高溫度170°C~195°C下保溫210mirT360min。
【文檔編號】D21C5/00GK103835173SQ201410096857
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年3月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月17日
【發(fā)明者】何潔, 劉其星, 楊光麗, 字學(xué)奇, 李春麗 申請人:昆明理工大學(xué)