專(zhuān)利名稱(chēng)：有機(jī)羧酸法從制漿黑液中提取高純木素的技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有機(jī)羧酸法從制漿黑液中提取高純木素的技術(shù)。(二) 背景技術(shù)木質(zhì)素(簡(jiǎn)稱(chēng)木素)與纖維素和半纖維素是構(gòu)成植物骨架 的主要成分，是植物體次生代謝合成的一種天然有機(jī)高分子物質(zhì)。估計(jì)每年全世界由植物生長(zhǎng)可產(chǎn)生1500億噸木素。木素是苯丙垸單體的無(wú)定形高聚物。工 業(yè)木素是一種寬分子量分布的可熱塑性天然大分子材料，無(wú)穩(wěn)定的玻璃化溫度。 木素由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生物降解難，是造紙工業(yè)主要的有機(jī)污染物，若不加以充分利用，就會(huì)造成大量的資源浪費(fèi)和嚴(yán)重的環(huán)境污染。工業(yè)木素由于發(fā)生了 縮合或降解，成分復(fù)雜，相對(duì)分子質(zhì)量分布從幾百到幾萬(wàn)；粘度低，分散度高， 溶于水，加工性能差，幾乎沒(méi)有熱塑性能，這些特性限制了工業(yè)木素產(chǎn)品的開(kāi) 發(fā)利用。目前在我國(guó)木質(zhì)纖維素加工業(yè)僅造紙廢液就可回收的木素約1000多萬(wàn) 噸，大部分經(jīng)堿回收時(shí)直接燃燒處理，剩余部分經(jīng)酸沉淀干燥制取工業(yè)木素產(chǎn) 品(主要是木素磺酸鹽)年產(chǎn)量不到50萬(wàn)噸。工業(yè)堿法、亞氨法分離的木素由于 發(fā)生了縮合或降解，其特點(diǎn)是木素含量低，僅40% 60%，成分復(fù)雜，相對(duì)分子 質(zhì)量分布從幾百到幾萬(wàn)；粘度低，分散度高，加工性能差；且含有制漿化學(xué)品 (高亞硫酸鹽、高鈉含量等)殘留，溶于水，幾乎沒(méi)有熱塑性能，除部分直接 用作減水劑、分散劑外，大量寶貴的木素資源研究開(kāi)發(fā)效果很差。由于各種技 術(shù)條件的限制，至今為止，還沒(méi)有一種在技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上均能滿(mǎn)足工業(yè)化從制 漿黑液中提取木素的方法。目前專(zhuān)利公開(kāi)的從制漿黑液中提取木素的綜合技術(shù) 方法， 一般是采用在制漿黑液中加入無(wú)機(jī)酸、S02和C02等酸性化合物，使黑液PH降至6 8，然后分離提取木素；或向制漿黑液中單獨(dú)或混合加入陽(yáng)離子、 陰離子、非離子聚丙烯酞胺等有機(jī)聚合電解質(zhì)分離提取木素。目前專(zhuān)利公開(kāi)的 內(nèi)容未說(shuō)明各種方法分離木素可達(dá)到的純度，而高純木素為原料可研發(fā)的高技術(shù)產(chǎn)品有400余種。更為重要的是，無(wú)機(jī)酸、S02和C02等酸性化合物中和沉淀 木素后的剩余物形成的二次污染仍是無(wú)法解決的問(wèn)題。當(dāng)前，國(guó)際造紙業(yè)已實(shí) 現(xiàn)少污染、低污染的技術(shù)飛躍。隨著制漿技術(shù)、造紙廢液回收處理技術(shù)、木素 分離和改性技術(shù)的進(jìn)步，純度高、分子量大、難溶于水、可熱塑加工的木素工 業(yè)產(chǎn)品將大量進(jìn)入研究開(kāi)發(fā)領(lǐng)域。高純木素可以廣泛地由于化工、地膜、機(jī)電、 建筑材料、包裝和環(huán)保等生產(chǎn)加工領(lǐng)域。同時(shí)將帶動(dòng)造紙、化工、化肥、農(nóng)膜、 機(jī)電、材料、包裝和環(huán)保等產(chǎn)業(yè)方面的發(fā)展，有利于實(shí)現(xiàn)生態(tài)效益、社會(huì)效益 和經(jīng)濟(jì)效益三者的統(tǒng)一，對(duì)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)可持續(xù)發(fā)展有重要的應(yīng)用前景和意義。
發(fā)明內(nèi)容1、 發(fā)明目的本發(fā)明的目的是為解決制漿造紙加工利用中大量木素廢棄物 造成生態(tài)環(huán)境惡化問(wèn)題，提供一種以制漿黑液等為原料，采用有機(jī)羧酸分離法， 生產(chǎn)分子量分布均勻，不溶于水，可熱塑，可降解的高純木素的提取技術(shù)。為 節(jié)能減排和可再生木質(zhì)素資源的開(kāi)發(fā)利用服務(wù)。2、 技術(shù)方案本發(fā)明的技術(shù)方案是制漿漿液分離，提取黑液；將黑液濃 縮至波美2(T以上；在30 90。C加羧酸調(diào)節(jié)濃縮黑液的pH為4以下，進(jìn)行沉 降分離2 16小時(shí)；含木素的沉降分離物加入3 10%有機(jī)溶劑，攪拌反應(yīng)1 3 小時(shí)，將有機(jī)雜質(zhì)溶解分離，過(guò)濾、洗滌至中性；將洗滌后的濾餅干燥、粉碎 得到高純木素；分離高純木素后的剩余成分濃縮至波美25。以上進(jìn)入熱能和堿 回收；除提取高純木素外，在30 90'C加酸調(diào)節(jié)濃縮黑液的pH為7以下，可直接通過(guò)噴霧干燥得到一般粗木素產(chǎn)品。羧酸是通式為R-C00H的化合物和其衍生物，選用甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、 丙酮酸和其它一元羧酸，草酸、蘋(píng)果酸、琥珀酸、馬來(lái)酸、草酰乙酸、富馬酸 和其它二元羧酸，檸檬酸、烏頭酸和其它三元羧酸， 一氯乙酸、二氯乙酸、三 氯乙酸、乙酸酐、馬來(lái)酸酐和其它羧酸衍生物中的一種或兩種以上的任意組合。有機(jī)溶劑選用乙醇、丙酮、丁酮、乙酸乙酯和其它醇、酮、酯中的一種或 兩種以上的任意組合。3、有益效果本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在(1) 以制漿黑液等為原料，采用羧酸分離法，生產(chǎn)分子量分布均勻，不溶 于水，可熱塑，可降解的高純木素。本發(fā)明綜合成本低，無(wú)二次污染排放，將 成為解決制漿造紙加工利用中大量木素廢棄物造成生態(tài)環(huán)境惡化問(wèn)題和節(jié)能減 排的主要技術(shù)途徑之一。(2) 羧酸及羧酸衍生物在高純木素分離提取中形成的羧酸鹽在高溫下會(huì)分 解形成C02、水和金屬氧化物，沒(méi)有二次污染物的殘留和處理。(3) 本發(fā)明可直接作為堿回收的附屬工程，分離高純木素后的剩余成分濃 縮至波美25。以上進(jìn)入熱能和堿回收，從根本上解決了一般酸析木素工藝殘余 酸、氯化物、硫酸鹽等化合物對(duì)熱能和堿回收的影響。(4) 除提取高純木素外，在30 90'C加酸調(diào)節(jié)濃縮黑液的pH為7以下，可直接通過(guò)噴霧干燥得到一般粗木素產(chǎn)品。 具體實(shí)施方式
1、制漿漿液分離，提取黑液，將黑液濃縮至波美20。，在3(TC加草酸調(diào)節(jié)濃縮黑液的pH為4，進(jìn)行沉降分離16小時(shí)，含木素的沉降分離物加入3% 的乙醇，攪拌反應(yīng)3小時(shí)，將有機(jī)雜質(zhì)溶解分離，過(guò)濾、洗滌至中性，將洗滌 后的濾餅干燥、粉碎得到高純木素，分離高純木素后的剩余成分濃縮至波美25 °進(jìn)入熱能和堿回收。2、 制漿漿液分離，提取黑液；將黑液濃縮至波美25。，在6(TC加檸檬酸 調(diào)節(jié)濃縮黑液的pH為2，進(jìn)行沉降分離6小時(shí)；含木素的沉降分離物加入5% 的丙酮，攪拌反應(yīng)2小時(shí)，將有機(jī)雜質(zhì)溶解分離，過(guò)濾、洗滌至中性，將洗滌 后的濾餅千燥、粉碎得到高純木素，分離高純木素后的剩余成分濃縮至波美30 °進(jìn)入熱能和堿回收。3、 制漿漿液分離，提取黑液；將黑液濃縮至波美30。，在7(TC加三氯乙 酸調(diào)節(jié)濃縮黑液的pH為1，進(jìn)行沉降分離4小時(shí)，含木素的沉降分離物加入 10Q/。的乙酸乙酯，攪拌反應(yīng)l小時(shí)，將有機(jī)雜質(zhì)溶解分離，過(guò)濾、洗滌至中性， 將洗滌后的濾餅干燥、粉碎得到高純木素，分離高純木素后的剩余成分濃縮至 波美32°進(jìn)入熱能和堿回收。4、 制漿漿液分離，提取黑液；將黑液濃縮至波美28。，在8(TC加乙酸酐 調(diào)節(jié)濃縮黑液的pH為3，進(jìn)行沉降分離2小時(shí)，含木素的沉降分離物加入5% 的乙醇和丙酮l: l混合溶液，攪拌反應(yīng)3小時(shí)，將有機(jī)雜質(zhì)溶解分離，過(guò)濾、 洗滌至中性，將洗滌后的濾餅干燥、粉碎得到高純木素，分離高純木素后的剩 余成分濃縮至波美3(T進(jìn)入熱能和堿回收。5、 制漿漿液分離，提取黑液，將黑液濃縮至波美30。，在9(TC加丙酸和 草酸l: 1的混合溶液調(diào)節(jié)濃縮黑液的pH為2，進(jìn)行沉降分離6小時(shí)，含木素 的沉降分離物加入8%的乙醇和乙酸乙酯的混和溶液，攪拌反應(yīng)2小時(shí)，將有機(jī)雜質(zhì)溶解分離，過(guò)濾、洗滌至中性，將洗滌后的濾餅干燥、粉碎得到高純木素， 分離高純木素后的剩余成分濃縮至波美28°進(jìn)入熱能和堿回收。6、制漿漿液分離，提取黑液；將黑液濃縮至波美27。，在9(TC加草酸調(diào) 節(jié)濃縮黑液的PH為7，直接通過(guò)噴霧干燥得到一般粗木素產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1、一種有機(jī)羧酸法從制漿黑液中提取高純木素的技術(shù)，其主要過(guò)程包括制漿漿液分離，提取黑液；將黑液濃縮至波美20°以上；在30～90℃加羧酸調(diào)節(jié)濃縮黑液的pH為4以下，進(jìn)行沉降分離2～16小時(shí)；含木素的沉降分離物加入3～10％有機(jī)溶劑，攪拌反應(yīng)1～3小時(shí)，將有機(jī)雜質(zhì)溶解分離，過(guò)濾、洗滌至中性；將洗滌后的濾餅干燥、粉碎得到高純木素；分離高純木素后的剩余成分濃縮至波美25°以上進(jìn)入熱能和堿回收；除提取高純木素外，在30～90℃加酸調(diào)節(jié)濃縮黑液的pH為7以下，可直接通過(guò)噴霧干燥得到一般粗木素產(chǎn)品。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)羧酸法從制漿黑液中提取高純木素的 技術(shù)，其特征是，所述的羧酸是通式為R-COOH的化合物和其衍生物， 選用甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、丙酮酸和其它一元羧酸；草酸、蘋(píng)果酸、 琥珀酸、馬來(lái)酸、草酰乙酸、富馬酸和其它二元羧酸；檸檬酸、烏頭酸 和其它三元羧酸； 一氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸、乙酸酐、馬來(lái)酸酐 和其它羧酸衍生物中的一種或兩種以上的任意組合。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)羧酸法從制漿黑液中提取高純木素的 技術(shù)，其特征是，所述的有機(jī)溶劑選用乙醇、丙酮、丁酮、乙酸乙酯和 其它醇、酮、酯中的一種或兩種以上的任意組合。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種有機(jī)羧酸法從制漿黑液中提取高純木素的技術(shù)。依次包括如下步驟將制漿的漿液分離，提取黑液；黑液濃縮至波美20°以上；在30～90℃加羧酸調(diào)節(jié)濃縮黑液的pH為4以下，進(jìn)行沉降分離2～16小時(shí)；含木素的沉降分離物加入3～10％有機(jī)溶劑，攪拌反應(yīng)1～3小時(shí)，將有機(jī)雜質(zhì)溶解分離，過(guò)濾、洗滌至中性；將洗滌后的濾餅干燥、粉碎得到高純木素；分離后的剩余成分濃縮至波美25°以上進(jìn)入熱能和堿回收。本發(fā)明成本低，無(wú)二次污染，分離出的高純木素分子量分布均勻，不溶于水，可熱塑，可降解，為高純木素在熱塑填充材料、共混、共聚、生物質(zhì)能材料等方面的大量應(yīng)用創(chuàng)造了條件。
文檔編號(hào)C08H7/00GK101503431SQ200810045368
公開(kāi)日2009年8月12日 申請(qǐng)日期2008年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月4日
發(fā)明者東 徐, 林曉艷, 羅學(xué)剛, 彥 陳 申請(qǐng)人:西南科技大學(xué)