[发明专利]从造纸纸浆中提取木质素并进行化学改性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及从造纸纸浆中提取木质素并进行化学改性的方法。

背景技术

硫酸盐法或烧碱法制纸浆过程中，洗涤蒸煮后的纸浆中含有大量黑液（即蒸煮废液），这些黑液通常通过挤压或过滤从纸浆中分离出来。由于黑液的直接排放会严重污染环境，同时黑液中又含有木质素等有用物质，因此需要对黑液进行处理。目前对黑液进行处理的方法有很多，例如，“酸沉淀提取制浆黑液中的木素，刘全校等”中提到用酸沉淀法（即酸析法）或超滤法从黑液中提取木质素，其中尤其指出了酸沉淀法常用硫酸或二氧化碳调节黑液的pH值至4以下；“利用陶瓷膜微滤技术浓缩草浆黑液的研究，黄江丽等，膜科学与技术，第24卷第4期，2004年8月”中提到用错流膜微滤装置（其过滤元件采用孔径为0.2μm、0.8μm的陶瓷微滤膜）对黑液中的木质素进行浓缩，其中尤其指出了错流过滤浓缩时黑液的温度不易大于55℃（参见该文第15页中“膜通量与温度的关系”一节）；“无机膜处理造纸黑液的研究，刘广立等，给水排水，第27卷第11期，2001年”中同样提到了用错流膜微滤装置对黑液中的木质素进行浓缩，并且依然指出错流过滤浓缩时黑液的温度不易过高。

除上述对黑液进行处理的技术外，对从黑液中提取的木质素进行化学改性的技术也是已知的。例如，“木质素的化学改性方法及其应用，穆环珍等，农业环境科学学报，2006年”中就对木质素各种化学改性方法进行了具体介绍。目前，对木质素的磺化改性、聚合改性以及氧化氨解改性等化学改性处理通常要根据具体情况将处理温度控制在120℃至200℃之间。比如，磺化改性的处理温度通常在120℃至170℃，聚合改性的处理温度通常在150℃至180℃。

尽管上面给出了现有一些对黑液进行处理以及对提取的木质素进行化学改性的技术，然而，这些技术均是独立的，还没有人将这些技术进行有机整合并形成一套从造纸纸浆中提取木质素并进行化学改性的完整工艺。

发明内容

本发明旨在提供几种从造纸纸浆中提取木质素并进行化学改性的方法，这几种方法均可有效利用黑液自身温度实现木质素的提取和化学改性，从而节省能源消耗。

本发明的第一种从造纸纸浆中提取木质素并进行化学改性的方法，包括的步骤为：1）从造纸纸浆中分离出高温黑液；2）降低高温黑液的pH值使木质素析出；3）在黑液温度下降至100℃之前，使用第一错流膜微滤装置对黑液中的木质素进行浓缩得到第一浓缩液；4）用温度≥90℃的热水对第一浓缩液进行洗涤，得到混合液；5）在混合液温度下降至80℃之前，使用第二错流膜微滤装置对混合液中的木质素进行浓缩得到第二浓缩液；6）在第二浓缩液温度下降至70℃之前，对第二浓缩液进行加热升温到120℃至200℃，并对其中的木质素进行化学改性处理；7）干燥得到化学改性后的木质素。

上述第一种方法中，最好当第一浓缩液中的木质素含量达到75g/L以上后再对其进行洗涤。这样有助于确保木质素的浓缩率。

上述第一种方法中，最好当第二浓缩液中的木质素含量达到45g/L以上后再对其进行加热升温。这样有助于确保木质素的浓缩率。

上述第一种方法的步骤2）中，最好将黑液的pH值降低至4以下。这样有助于提高木质素的提取率。

上述第一种方法中，所述第一错流膜微滤装置中膜过滤元件的平均孔径较好为1μm至10μm，最好为1μm至5μm。

上述第一种方法中，所述第二错流膜微滤装置中膜过滤元件的平均孔径较好为1μm至10μm，最好为1μm至5μm。

上述第一种方法的步骤1）中，通常采用挤压法或过滤法从造纸纸浆中分离出高温黑液。

上述第一种方法的步骤6）具体是对第二浓缩液中的木质素进行磺化处理。当然，步骤6）也可以对第二浓缩液中的木质素进行聚合改性处理或氧化氨解改性处理等化学改处理性。

本发明的第二种从造纸纸浆中提取木质素并进行化学改性的方法，包括的步骤为：1）从造纸纸浆中分离出高温黑液；2）降低高温黑液的PH值使木质素析出；3）在黑液温度下降至110℃之前，使用第一错流膜微滤装置对黑液中的木质素进行浓缩得到第一浓缩液；4）用温度≥100℃的水蒸汽对第一浓缩液进行洗涤，得到混合液；5）在混合液温度下降至90℃之前，使用第二错流膜微滤装置对混合液中的木质素进行浓缩得到第二浓缩液；6）在第二浓缩液温度下降至80℃之前，对第二浓缩液进行加热升温到120℃至200℃，并对其中的木质素进行化学改性处理；7）干燥得到化学改性后的木质素。