[发明专利]一种废纸纤维制备含硫炭微球的方法

说明书

本发明公开了一种废纸纤维制备含硫炭微球的方法，将办公废纸蒸煮碎解后浆料及时脱墨，得到废纸纤维；将废纸纤维加入去离子水中制成纸浆，使用超声分散后搅拌制成纸浆；将浓硫酸滴入纸浆中，搅拌均匀后倒入水热反应釜中反应，然后冷却至室温进行抽滤，用乙醇和去离子水反复清洗、干燥后进行炭化处理得到。本发明利用回收的办公废纸采用水热炭化法制备出粒径均匀的含硫炭微球，提高了办公废纸的利用回收率，赋予其较高的附加值，为办公废纸的处理提供了一个很有效的渠道。

技术领域

本发明属于材料制备技术领域，具体涉及一种废纸纤维制备含硫炭微球的方法。

背景技术

废纸的再生利用，本身就是一项有利于社会的措施，它可以节约大量的森林资源，避免了废纸的弃用和对环境造成的危害。在国内，办公废纸的利用率较低，主要原因是传统的化学脱墨技术过于落后，不仅对纸浆纤维破坏较大，影响再生纸的质量，而且造成环境的二次污染。废纸利用的历史非常悠久，我国在宋朝时期就对废纸进行回收利用。美国和欧洲则在机械造纸出现之初就开始回收利用废纸。但由于当时废纸处理技术还不成熟，废纸浆的质量差，只能用来配抄一些低质的纸和纸板，因而发展速度慢。

进入20世纪90年代以来，废纸浆己成为增长最快的浆种，这主要是因为：①原生纤维原料供应紧张，迫使更多的企业改用废纸作原料。②低成本吸引更多的企业选用废纸作为原料。再生纤维造纸的原料成本比木浆低30％～50％，同时可以大幅减少汽、电、水的消耗，还可以减少有毒物质的排放。③废纸处理技术的进步，使废纸浆质量得以提高，可以用来配抄更多的纸种以及使用更大的配加量，为废纸的广泛利用提供了可靠的技术支持。④环保、可持续发展、循环经济等观念日益深入人心，督促着造纸工业对废纸进行更为有效的利用。⑤相关政策法规的出台，为废纸的回收利用创造了良好的条件。

在废纸的处理中，对于办公废纸的处理大部分用于再次制造纸浆，这种处理方法成本高，而且产品的附加值并不高，因此，更合理有效的回收利用办公废纸成为有待研究的一大问题。

炭微球作为一种新型炭材料，在磁学、电学、光学和医学等领域有着较好的应用前景。目前，炭微球的制备方法主要有炭化法、电弧放电法以及化学气相沉积法等，但这些方法所使用的炭源多为苯、甲苯和乙快等从煤矿或石油中提取的非可再生资源，无法实现可持续发展，并且这些方法得到的炭微球的表面都比较难功能化，在具体应用时还需进行化学修饰或者活化处理。利用糖类物质的水热炭化过程在密闭体系中进行反应可以制备出粒径均匀，分散性较好的炭微球，但糖类物质本身是一种工业产品，应用其制备功能性炭微球材料生产成本相对较高、经济效益不显著，因此寻找一种来源广泛的炭源成为目前研究的重点。而废纸中大量的纤维可以作为制备含硫炭微球的炭源，其主要成分为半纤维素、纤维素和木质素，并且废纸的来源非常广泛。因此，利用废纸作为炭源制备含硫炭微球具有广泛的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种废纸纤维制备含硫炭微球的方法，解决了享有办公废纸利用回收率低的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种废纸纤维制备含硫炭微球的方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1，按质量百分比分别称取：办公废纸0.4％～0.9％、浓硫酸5.7％～6.2％、去离子水92.9％～93.9％，上述组分质量百分比之和为100％；

步骤2，将办公废纸蒸煮碎解后浆料及时脱墨，得到废纸纤维；

步骤3，将步骤2得到的废纸纤维加入去离子水中制成纸浆，使用超声分散后搅拌，制成均匀分散的纸浆；

步骤4，将浓硫酸滴入步骤3得到的纸浆中，搅拌均匀后倒入水热反应釜中反应，然后冷却至室温进行抽滤，用乙醇和去离子水反复清洗、干燥后进行炭化处理，得到含硫炭微球。

本发明的特点还在于，

步骤2中脱墨是将办公废纸浆料先超声脱墨50～70min，然后采用浮选法脱墨。