一種快速評價楹木硫酸鹽法製漿工藝的方法
2023-07-13 02:47:46
一種快速評價楹木硫酸鹽法製漿工藝的方法
【專利摘要】本發明提供了一種快速評價楹木硫酸鹽法製漿工藝優劣的方法，包括如下步驟：a) 測定楹木原料的木素含量X(%)；b) 採用硫酸鹽法蒸煮，製備楹木漿，用鹼量Y（%）以NaOH計；c) 測定蒸煮廢液殘鹼含量A（%）、漿料的卡伯值K；d) 根據如下公式，計算楹木硫酸鹽法製漿工藝的優劣，若K≤Z1=X×29.9+Y×55.1,A≤Z2=X×0.13+Y×0.27，則判定為合格，否則判定為不合格。方法簡單高效，實用性強、適宜推廣，為快速調整楹木硫酸鹽漿蒸煮工藝提供了一種新方法。
【專利說明】一種快速評價楹木硫酸鹽法製漿工藝的方法
[0001]
【技術領域】
[0002]本發明屬於製漿造紙領域，涉及一種快速評價楹木硫酸鹽法製漿工藝的方法。
【背景技術】
[0003]造紙工業廢水是工業汙染源之一，大概佔我國工業總廢水量的10%左右。製漿造紙工業廢水主要有高濃度有機廢水，還含木素、硫化物、氯化物等汙染物。造紙工業廢水最大的特點是廢水量大，COD質量濃度高，但隨著造紙工業環保力度的加大，造紙廢水的汙染逐年降低，2010年造紙行業廢水中COD的總產生量在95.2萬噸左右；不同類型造紙企業排放的汙染情況差異性大，不同原材料、不同的制眾造紙工藝，其排放廢水中COD的濃度有幾倍到幾十倍的差異。因此，降低造紙廢水汙染及排放量迫在眉睫。
[0004]造紙廢水主要有兩個來源，一是蒸煮廢液，因為在蒸煮階段會產生大量的有色廢水，其中木質素及其衍生物是主要的汙染成分；二是漂白，漂白用的漂液大都含有氯元素，這樣會產生有毒物質和致癌物質，如二噁英，這些有害物質都會影響人們的身體健康。隨著人們環保意識的不斷提高，人們開始關注周邊的環境，解決當前的環境問題是重中之中。國家的環保要求也越來越嚴，對排放標準越來越高，在「十二五」期間，化學需氧量(COD)排放總量預計在2015年比2010年降低10-12%。因此，尋找非木材原料清潔製漿新技術，減少對環境的汙染，是製漿造紙企業的重要課題研究之一。
[0005]當前，楹木正在成一種越來越重要的纖維資源，特別是在造紙領域。楹木落葉喬木，高達30米；小枝被黃色柔毛。託葉大，膜質，心形，先端有小尖頭，早落。二回羽狀複葉，羽片6-12對；總葉柄基部和葉軸上有腺體；小葉20-35 (40)對，無柄，長橢圓形，長6-10毫米，寬2-3毫米，先端漸尖，基部近截平，具緣毛，下面被長柔毛；中脈緊靠上邊緣。頭狀花序有花10-20朵，生於長短不同、密被柔毛的總花梗上，再排成頂生的圓錐花序；花綠白色或淡黃色，密被黃褐色茸毛；花萼漏鬥狀，長約3毫米，有5短齒；花冠長約為花萼的2倍，裂片卵狀三角形；雄蕊長約25毫米；子房被黃褐色柔毛。莢果扁平，長10-15釐米，寬約2釐來，幼時稍被柔毛，成熟時無毛。花期3-5月；果期6-12月。
[0006]楹木是一種主要的造紙資源，傳統的楹木多採用鹼法化學製漿，由於楹木原料中雜細胞較多使紙漿濾水性能差，黑液的提取率低，而矽含量較高，給鹼回收部分帶來困難，造成環境的汙染。隨著造紙工業面臨造紙原料、能源和環境問題矛盾的日益突出，研究出新的製漿工藝是必然選擇，對造紙工業的發展起到重大作用。
[0007]然而，目前的對製漿工藝優劣的評價主要以最終抄造的紙張的物理性能為準，在實際工藝摸索過程中，蒸煮後的漿料首先要平衡水分24h，再抄造紙張，得到的紙張平衡水分24h後才能檢測各項物理性能指標，整個過程需要3天以上。在大規模的單因素和正交實驗過程中，整個檢測周期過長，無法及時有效地調整製漿工藝，導致生產的紙張連續出現不合格問題，使企業蒙受巨大經濟損失。
【發明內容】
[0008]本發明的目的就在於克服現有技術的上述不足，提供一種快速評價楹木硫酸鹽法製漿工藝的方法，本發明將木素含量、用鹼量、殘鹼、卡伯值引入評定指標中，介紹一種殘鹼和卡伯值快速評價製漿工藝優劣的方法。從而可以及時調整漿料的生產工藝，為最優蒸煮的選擇優化提供依據。
[0009]為解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的:
本發明提供了一種快速評價楹木硫酸鹽法製漿工藝優劣的方法，包括如下步驟:
a)測定楹木原料的木素含量X(%)；
b)採用硫酸鹽法蒸煮，製備楹木漿，用鹼量Y(%)以NaOH計；
c)測定蒸煮廢液殘鹼含量A(%)、漿料的卡伯值K;
d)根據如下公式，計算楹木硫酸鹽法製漿工藝的優劣，若K< Z1=XX29.9+YX55.1, Z2=XX0.13+YX 0.27，則判定為合格，否則判定為不合格。木素是由苯基丙烷結構單元構成的天然高分子化合物，在生產化學漿時，要去除原料中80%以上的木素；木素含量是制定合理蒸煮與漂白工藝的重要條件，木素質量分數高，蒸煮困難，消耗的化學藥品也相對較多。
[0010]步驟a)中所述的楹木原料經洗滌、壓榨、風乾、切片後，削成火柴梗大小存放在聚乙烯密封袋中平衡水分24 h以上。
[0011]步驟a)中所述木素含量按GB/T2677.8 一 1994測定。
[0012]步驟a)中所述洗滌的步驟為楹木先經過自來水洗滌多次，把附著於楹木表面的小量白色粉末和塵垢洗去。防止其表面的金屬及其他成分對後續的製漿和漂白過程造成不利影響。
[0013]步驟a)中所述壓榨的步驟為用斧頭將楹木敲裂成寬約長的條狀，然後將楹木條經壓榨機壓榨，去除細胞腔中的空氣和部分的濾液。經過壓榨後楹木材在表面形成徑向走向的條紋，在蒸煮過程中易於均勻地滲透蒸煮藥液，加快木材與蒸煮液反應的速率。
[0014]步驟a)中所述風乾的步驟為將經過洗滌、壓榨後的楹木條曝曬:Γ7天，均勻水分，當楹木的水分達到10 %左右時即可；
步驟a)中所述切片的步驟為壓榨風乾後的楹木條用切片機將竹條切成長2?3cm、寬為Γ1.5cm的楹木片，最後裝袋密封，平衡水分備用。
[0015]步驟c)中所述殘鹼含量按《製漿造紙分析與檢測》中黑液有效鹼的測定方法測定。
[0016]步驟c)卡伯值按GB/T 1546-1989測定本發明的有益效果:
1.本發明將木素含量、用鹼量、殘鹼、卡伯值引入評定指標中，介紹一種殘鹼和卡伯值快速評價製漿工藝優劣的方法。從而可以及時調整漿料的生產工藝，為最優蒸煮的選擇優化提供依據。
[0017]2.方法簡單高效，實用性強、適宜推廣，為快速調整楹木硫酸鹽漿蒸煮工藝提供了一種新方法。
【具體實施方式】
[0018]以下通過實施例的方式進一步說明本發明，但並不因此將本發明限制在所述的實施例範圍之中。下列實施例中未註明具體條件的實驗方法，按照常規的方法和條件進行選擇。
[0019]實施例1南洋楹硫酸鹽蒸煮工藝評價 1.楹木片的製備
備料步驟:
(1)洗滌:楹木先經過自來水洗滌多次，把附著於楹木表面的小量白色粉末和塵垢洗去，防止其表面的金屬及其他成分對後續的製漿和漂白過程造成不利影響；
(2)壓榨:用斧頭將楹木敲裂成寬約長的條狀，然後將竹條經壓榨機壓榨，去除細胞腔中的空氣和部分的竹濾液。經過壓榨後楹木在表面形成徑向走向的條紋，在蒸煮過程中易於均勻地滲透蒸煮藥液，加快楹木材與蒸煮液反應的速率。
[0020](3)風乾:將上述楹木條曝曬3?7天，均勻水分，當楹木的水分達到10 %左右時即可；
(4)切片:用切片機將楹木條切成長疒3cm、寬為f 1.5cm的竹片，最後裝袋密封，平衡水分備用。
[0021]2.楹木粉的製備
將上述製備好的楹木片削成火柴梗大小與竹片一起存袋平衡水分24 h以上，經過粉碎機粉碎後進行篩選，截取過40目(0.38 mm篩孔)到60目(0.25 mm篩孔)的楹木粉，存放於密封性良好的聚乙烯塑膠袋中，平衡水分後進行成分測定。
[0022]3.楹木的化學成分測定
楹木的化學成分組成按照國家標準進行測定:
克拉森木素含量測定參見GB/T2677.8 一 1994。
[0023]測得楹木材的木素含量為21.6%。
[0024]4.硫酸鹽蒸煮試驗
蒸煮試驗在15 L迴轉式電熱蒸煮器中進行。
[0025]工藝條件:用鹼量24% (以NaOH計)，硫化度25% ；
蒸煮曲線:裝鍋後空轉5分鐘，一次升溫至140°C，升溫時間120min，進行小放氣I分鐘；二次升溫至最高溫度160°C，繼續保溫6(T90min。
[0026]5.殘鹼和卡伯值的測定
殘鹼按《製漿造紙分析與檢測》中黑液有效鹼的測定方法測定卡伯值按GB/T 1546-1989測定。
[0027]蒸煮後的粗漿經過洗漿機洗滌和篩選後，用離心機甩幹，撕碎，均勻水分，測定粗漿得率和卡伯值。未漂漿的卡伯值為18.4;蒸煮廢液靜止處理後，測定殘鹼，殘鹼含量為9.2%。
[0028]6.蒸煮工藝優劣的判定
Z1= XX29.9+YX55.1=19.6>18.4, Z2= ΧΧ0.13+YX0.27 =9.3%>9.2%,
結果表明:該蒸煮工藝的木素降解效率較高，比預測值低1.2，降解掉絕大多數木素，同時有效鹼用量合理，殘鹼含量為9.2%,表明鹼液與木素充分發生反應。
[0029]實施例2藍花楹硫酸鹽蒸煮工藝評價 1.楹木片的製備
備料步驟:
(1)洗滌:楹木先經過自來水洗滌多次，把附著於楹木表面的小量白色粉末和塵垢洗去，防止其表面的金屬及其他成分對後續的製漿和漂白過程造成不利影響；
(2)壓榨:用斧頭將楹木敲裂成寬約長的條狀，然後將竹條經壓榨機壓榨，去除細胞腔中的空氣和部分的竹濾液。經過壓榨後楹木在表面形成徑向走向的條紋，在蒸煮過程中易於均勻地滲透蒸煮藥液，加快楹木材與蒸煮液反應的速率。
[0030](3)風乾:將上述楹木條曝曬3?7天，均勻水分，當楹木的水分達到10 %左右時即可；
(4)切片:用切片機將楹木條切成長疒3cm、寬為f 1.5cm的竹片，最後裝袋密封，平衡水分備用。
[0031]2.楹木粉的製備
將上述製備好的楹木片削成火柴梗大小與竹片一起存袋平衡水分24 h以上，經過粉碎機粉碎後進行篩選，截取過40目(0.38 mm篩孔)到60目(0.25 mm篩孔)的楹木粉，存放於密封性良好的聚乙烯塑膠袋中，平衡水分後進行成分測定。
[0032]3.楹木的化學成分測定
楹木的化學成分組成按照國家標準進行測定:
克拉森木素含量測定參見GB/T2677.8 一 1994。
[0033]測得楹木材的木素含量為23.1%。
[0034]4.硫酸鹽蒸煮試驗
蒸煮試驗在15 L迴轉式電熱蒸煮器中進行。
[0035]工藝條件:用鹼量26% (以NaOH計)，硫化度25% ；
蒸煮曲線:裝鍋後空轉5分鐘，一次升溫至140°C，升溫時間120min，進行小放氣I分鐘；二次升溫至最高溫度160°C，繼續保溫6(T90min。
[0036]5.殘鹼和卡伯值的測定
殘鹼按《製漿造紙分析與檢測》中黑液有效鹼的測定方法測定卡伯值按GB/T 1546-1989測定。
[0037]蒸煮後的粗漿經過洗漿機洗滌和篩選後，用離心機甩幹，撕碎，均勻水分，測定粗漿得率和卡伯值。未漂漿的卡伯值為20.9 ;蒸煮廢液靜止處理後，測定殘鹼，殘鹼含量為10.8%。
[0038]6.蒸煮工藝優劣的判定
Z1= XX29.9+YX55.1=21.2>20.9, Z2= ΧΧ0.13+YX0.27 =10%<10.8%,
結果表明:該蒸煮工藝的木素降解效率較高，比預測值低0.3，表明木素基本脫出完全，殘鹼含量為10.8%,大於預測值,表明用鹼量過高,有部分鹼液未參加反應,應適當降低用鹼量，減少藥品消耗節約成本。
[0039]上述雖然對本發明的【具體實施方式】進行了描述，但並非對本發明保護範圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發明的保護範圍以內。
【權利要求】
1.一種快速評價楹木硫酸鹽法製漿工藝優劣的方法，其特徵是，包括如下步驟: a)測定楹木原料的木素含量X(%)； b)採用硫酸鹽法蒸煮，製備楹木漿，用鹼量Y(%)以NaOH計； c)測定蒸煮廢液殘鹼含量A(%)、漿料的卡伯值K; d)根據如下公式，計算楹木硫酸鹽法製漿工藝的優劣，若若K( Z1=XX 29.9+YX55.1, Z2=XX0.13+YX0.27，則判定為合格，否則判定為不合格。
2.權利要求1所述的方法，其特徵是，步驟a)中所述的楹木原料經洗滌、壓榨、風乾、切片後，削成火柴梗大小存放在聚乙烯密封袋中平衡水分24 h以上。
3.權利要求1所述的方法，其特徵是，步驟a)中所述木素含量按GB/T2677.8 一 1994測定。
4.權利要求2所述的方法，其特徵是，步驟a)中所述洗滌的步驟為楹木先經過自來水洗滌多次，把附著於楹木表面的小量白色粉末和塵垢洗去。
5.權利要求2所述的方法，其特徵是，步驟a)中所述壓榨的步驟為用斧頭將楹木敲裂成寬約長的條狀，然後將楹木條經壓榨機壓榨，去除細胞腔中的空氣和部分的竹濾液。
6.權利要求2所述的方法，其特徵是，步驟a)中所述風乾的步驟為將經過洗滌、壓榨後的楹木條曝曬3?7天，均勻水分，當楹木的水分達到10 %左右時即可。
7.權利要求2所述的方法，其特徵是，步驟a)中所述切片的步驟為壓榨風乾後的楹木條用切片機將竹條切成長2?3cm、寬為f 1.5cm的楹木片，最後裝袋密封，平衡水分備用。
8.權利要求1所述的方法，其特徵是，步驟c)中所述殘鹼含量按《製漿造紙分析與檢測》中黑液有效鹼的測定方法測定。
9.權利要求1所述的方法，其特徵是，步驟c)卡伯值按GB/T1546-1989測定。
【文檔編號】G01N33/00GK104345126SQ201410488787
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年9月23日 優先權日:2014年9月23日
【發明者】朱琳 申請人:朱琳