[发明专利]一种造纸制浆方法无效
申请号: | 201110363019.9 | 申请日: | 2011-11-16 |
公开(公告)号: | CN102493245A | 公开(公告)日: | 2012-06-13 |
发明(设计)人: | 王联结 | 申请(专利权)人: | 陕西科技大学 |
主分类号: | D21C3/22 | 分类号: | D21C3/22 |
代理公司: | 西安新思维专利商标事务所有限公司 61114 | 代理人: | 韩翎 |
地址: | 710021*** | 国省代码: | 陕西;61 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 造纸 方法 | ||
一、技术领域:
本发明涉及一种造纸制浆方法,尤其是涉及一种利用冬季、寒冷气候条件的造纸制浆方法。
二、背景技术:
背景技术中,目前造纸制浆缺少一种廉价、少污染、温和条件下适合大规模操作的方法。原因在于没有找到一种廉价的破坏木质素、纤维素和半纤维素共结晶的方法。
酸碱处理后剩余酸碱难回收、研磨法成本高。木质素自身在离开高温高压条件后有再次凝固现象,木质素容易和纤维素二次结合。生物法至今尚不成熟。
冻融技术广泛应用于细胞破壁,不需要高温和有机溶剂,避免了木质素二次和纤维素的再结合和自身重新凝聚,对预处理设备的耐酸耐碱要求低。但实现冰冻所需的人工制冷的能量消耗又增加了成本,限制了这一技术的大规模工业化应用。
我国东北、内蒙等地的冬季低温期长,对自然冰冻的工业利用一直不足。这些地区每年产生大量的造纸资源。
在冬季,林木和秸秆类的常规堆放期间,由于生物质表面的蜡层阻止雨水浸入,冰冻仅仅出现在木屑和秸秆的破损表面,深层处甚至还会释放微生物发酵带来的余热。
三、发明内容:
本发明为了解决上述背景技术中的不足之处,提供一种用冻融制浆的方法,其能减少成本和环境污染。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案为 :
一种造纸制浆的方法,其特征在于包括以下步骤:
(1)将生物质清除异物,洗净,切割成为1-2cm状;
(2)加入清水,自然冰冻、碾压或搅拌;
(3)解冻:
(4)再搅拌、研磨。
步骤(2)中,自然冰冻为气温条件,例如能够降到-20℃以下的地区的冬季气候条件。
步骤(3)中,解冻为自然解冻或者人工解冻。
制浆原料包括秸秆、木材或杂草。
与现有技术相比,本发明具有的优点和效果如下:
1、本发明不需要高压、高温和人工制冷。
2、本发明不产生造纸黑液。
3、本发明可获得原木质素。
4、本发明适合大规模生产。
5、本发明成本低,使用简单方便。
四、具体实施方式:
本发明为一种生物质预处理的方法,具体工艺是:在冬季,在气温能够降到-20℃以下的地区,利用自然冰冻对秸秆等生物质进行大规模冰冻。在气温回升、自然解冻和人工解冻之后,开始进行后续的制浆过程。以小麦秸秆为例:除去尘土、金属、塑料等异物后,切割秸秆成为碎片促进生物质吸水。放入耐低温的容器内,少量、多次加入清水并不断搅拌,直至秸秆不再吸水。在自然冰冻期间的初期,要继续进行适度搅拌。在春季到来后,冰冻的秸秆开始解冻,或者人工进行融解。解冻后的秸秆进入随后制浆阶段。
本发明一种造纸制浆的方法的具体技术方案:
(1)将秸秆、木材或者杂草等造纸原料清除异物,洗净,切碎成为1-2cm大小;
(2)在0℃以上条件下加入清水缓慢吸涨、碾压、自然冰冻;自然冰冻为气温条件,例如能够降到-20℃以下的地区的冬季气候条件。
(3)一边解冻一边搅拌和研磨,解冻为自然解冻或者人工解冻。
冻融处理后溶出物可用于纤维素、半纤维素乙醇发酵生产。
本发明的原理是:等体积的水结冰后体积会增大,冰冻消融后体积回缩。因此可用来破坏细胞壁。吸水后的植物秸秆、茎叶细胞在吸水之后会因内含物吸水出现吸胀,结冰之后因细胞内和周边的水结冰而体积的增大,冰冻融化后的体积会再次缩小,从而导致细胞壁和周边结构撕裂,木质素、纤维素和半纤维素形成的有机质的结晶结构受到破坏。冷冻条件下的木质素、纤维素和半纤维素脆性增加。在所有的晶体结构中,水分子是公认可以容易重新进入晶体结构的物质,但水分子进入晶体不能很快破坏疏水有机物晶体结构。只有在冻融状态下施加外力方可破坏疏水有机物晶体结构。干燥的造纸原料的自然吸水很慢,但在自然低温下的这一过程不需要耗费成本。适当的切割粉碎也促进了吸水。
对比之下,酸碱、研磨等制浆方法,为了达到快速吸水、节省时间的目的,采用了加温加压、反复进行的方法。冻干技术则是利用了长期、反复的冻融排除含水量较大游离水。干燥的秸秆等造纸原料缓慢的自然吸水是常见现象。
目前尚无充分证据证明木质素、纤维素和半纤维素形成的共结晶有共价键存在,公认它们之间是以氢键相互作用的。
实施例1:
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