本发明专利技术公开了一种皇竹草在氧自由基脱／漂一体化反应釜中生产漂白纸浆的方法。该方法通过釜内旋转电子加速器在有机溶液中传递电子，为基态氧的电子供体，在氧化反应釜内产生超氧阴离子自由基（Ｏ↓［２］↑［－］.／ＨＯＯ.）来转化分离木素，使植物细胞间层中的生色基团发生变化，获取纸浆。该方法同时适用于棕榈、芦苇、竹子等硬质原料制浆。本发明专利技术专利从根本上改变了传统工艺用污染严重的酸、碱、氯、蒽醌等化学品制浆工艺，使用本发明专利技术不仅免去碱回收的巨额投资，而且还免去了污染严重的蒸煮球、漂白塔两大工段，而且利用丰富的年生资源，还可节能节水降低产品成本。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及制浆造纸技术、氧自由基生物学、电化学、资源环境等领域。
技术介绍
纸业作为受经济周期性影响并不明显的基础原材料行业，虽然受能源、运输费用等价格持续高位以及近期银行加息的影响，但造纸业的高速增长势头不会改变。主要原因是，我国纸业市场存在着巨大的缺口，目前，我国人均纸品消费量不到33公斤，远低于52公斤的世界人均消费量。据专家预测，到2010年将达到7000万吨左右，预计产量和需求缺口将有1000多万吨。然而巨大的市场与我国造纸设备工艺落后、污染严重、原料紧缺等问题形成鲜明对比。我国是草浆大国，主要造纸原料是草浆，用草浆造纸一方面治理污染难度较大，另一方面又不能满足中高档纸生产的需要。近几年，我国已关停了6000多家年产1万吨至1.5万吨的小规模草浆厂。同时，我国纸业对产品结构进行调整，中高档产品比例不断加大，对木浆和废纸的需求量加大，木浆和废纸进口量的增加，加大了原材料供给的压力，直接拉动国际市场原料价格的上涨，影响了国内造纸企业的原料成本。正是在这种情况下，我公司结合氧化法清洁制浆技术，提出。皇竹草(Ponnisetum hydri-dum)为多年生、直立丛生的禾本科植物。江苏省造纸学会，从制浆造纸角度对皇竹草生物学特性、纤维形态及其化学组成进行了分析，其主要化学组分为灰分3.77％，克拉森木素20.82％，综纤维素78.15％和戊聚糖19.50％。其纤维形态特征为纤维长度1260μm，长宽比113；表皮区、中间区和内圈区的壁腔比分别为0.36、0.27和0.25。研究结果表明，皇竹草是一种很有利用价值的非木材纤维制浆造纸原料。根据西北轻工学院研究室化验分析报告，皇竹草纤维长，纤维含量25.26％，是甘蔗的两倍。其蒸煮时间、漂白度均优于麦草、甘蔗，可制造高档的纸品。此外，皇竹草亩产可达31.5t(鲜)，绝干产量可达7.56t，比目前所知的任一种禾本科植物产量都高(芦苇的风干产量一般只有500千克/亩，速生杨树的产量也只有1吨/亩多一些)。麦草需要4.3吨左右生产一吨绝干浆，皇竹草只用3.64吨左右生产一吨绝干浆，所以在造纸行业制浆成本上降低了30％左右的成本，为造纸行业提供了质优而价廉的造纸原料。《纸业商情》《2010年前中国造纸工业发展预测》一文中按照木浆比例30％计算，则年需木浆2400万吨，尚有50％缺口。若减少非木材纤维用量，无疑将使木浆和废纸供应产生更大的缺口，这就意味着用皇竹草制浆，可以切实解决我国用于抄造中高档纸的原料严重不足的问题，以梅秀泉、谢来苏专利技术的氧化法清洁制浆技术为依托，用皇竹草在脱/漂一体化反应釜中生产纸浆并取得小试成功后，制浆环境污染问题也得到了妥善地解决，并且可以在较高的得率下，得到白度为75％ISO的纸浆，特别值得提起的是，得到这样的纸浆，我们采用的是一步法反应，省去了传统制浆工艺污染最为严重的蒸煮、漂白两大工段，是工艺设备得到了简化，直接降低生产成本。同时该方法也适用于棕榈、芦苇等原料制浆。
技术实现思路
本专利技术公开了一种。该方法是通过釜内旋转电子加速器在有机溶液中传递电子，为基态氧的电子供体，在氧化反应釜内产生超氧阴离子自由基 来转化分离木素，使植物细胞间层中的生色基团发生变化，获取纸浆。该方法从根本上改变了传统工艺用污染严重的酸、碱、氯、蒽醌等化学品制浆的工艺。皇竹草在氧化反应釜中既能脱木素又能漂白，整个反应过程中不需要洗涤，可节能节水50％。反应釜为自制已有专利，专利公开号CN1621609A。本专利技术以皇竹草为原料，通过以下工艺流程制备皇竹草漂白浆。(1)预处理原料；(2)在活性氧A和自由基金属离子和金属离子配位体组成的纤维保护剂的存在下氧化浸渍上述预处理过的物料；(3)先用活性氧A研磨，再用活性氧B氧化浸渍过的物料；(4)浓缩，打浆，其中上述活性氧A选自O2、H2O2和其生成的自由基中的一种或两种，活性氧B选自O3、1O2(单线态氧)、 及其在水中有机溶剂存在下生成的自由基的一种或多种。所述有机溶剂例如二甲基亚砜、草酸类。所述金属离子选自Mg2+、Fe2+、Mn2+、Cu2+、Al3+、Zn2+、Si2+中的一种或它们两种或多种的混合物；所述金属离子配位体选自二甲基二环氧乙烷(DMD)、二乙三胺五乙酸(DTPA)、乙二胺四乙酸(EDTA)、烷基磺酸钠、聚氧乙烯烷基醚中的一种或它们的两种或多种混合物。所述金属离子用量按重量计在1～1000ppm之间。所述氧化浸渍处理在pH值为1～4之间的酸性条件下进行，优选所述氧化浸渍处理在pH值为1.5～2.5之间的酸性条件下进行。所述研磨处理在pH值为1～4之间的酸性条件下进行，优选所述氧化浸渍处理在pH值为2.5～3.8之间的酸性条件下进行。所述酸性条件可通过本专利技术的活性氧(HOO·)来达到，也可以通过加pH调节剂来达到。所述活性氧A在所处理物料中的浓度为0.01～2.0wt％，所述活性氧B在所处理物料中的体积摩尔浓度为0.1～50umol/L。一种如以上所述清洁制浆的方法，该方法有如下特征和优点(A)通过釜内旋转电子加速器在有机溶液中传递电子，为基态氧的电子供体，在氧化反应釜内产生超氧阴离子自由基 来转化分离木素，使植物细胞间层中的生色基团发生变化，获取纸浆。(B)活性氧滴加到盘磨机中通过磨的旋转热，提供反应所需能量，使纤维素从细胞问层中分离出来；(C)利用活性氧A、B的共同作用，将木素中的生色基团α、β-醛酮基类转化为羧酸或二元羧酸类无色基团；(D)自循环原料预处理后送入氧化反应釜系统，工艺流程中所有使用水分两部分在自己厂内回流循环第一部分是来自原料净化处理后的水，经离心净化后将固渣运走，浆料送入常规打浆工段，所产生的清水进入循环水净化池，净化池内装有0.1～0.15％的三基氧或臭氧发生器(O3发生器)，对清水产生脱色反应，水中并含有微量自由基，由泵进入循环水使用系统；第二部分是氧化处理后的水，经离心净化后用常规浓缩机处理，浆料送入贮浆池进抄纸车间，所产生的水过滤进入自己厂内循环水净化池，将处理后的净化水泵送至原料净化系统、氧化浸渍系统、筛选系统，反复在自己厂内循环使用。该方法通过釜内旋转电子加速器在有机溶液中传递电子，为基态氧的电于供体，在氧化反应釜内产生超氧阴离子自由基 来转化分离木素，使植物细胞间层中的生色基团发生变化，获取纸浆。该方法同时适用于棕榈、芦苇等原料制浆。该方法从根本上改变了传统工艺用污染严重的酸、碱、氯、蒽醌等化学品制浆工艺，适用本专利技术不仅免去污染严重的蒸煮、传统漂白两大工段，而且利用丰富的年生资源，还可节能节水降低成本。该方法使用活性氧添加到物料中，用高浓热磨机混磨产生磨热力反应，来改变植物细胞间层中木素的生色基团，用分子氧中3个氧原子所形成羟基自由基的强攻击力和分子内亲核攻击力与木素发生亲电反应，使木素结构单元苯环与侧链的大π键断裂，其降解溶出，木素中生色基团转化或分解为低分子，生成一元羧酸或二元羧酸类。本专利技术还包括由上述方法所制得的纸浆。具体说来本专利技术的方法如下一种，其特征在于该清洁制浆工艺是以皇竹草为原料，经过以下工艺流程制备而成(1)预处理原料；(2)在活性氧A和自由基金属离子和金属离子配位体组成的纤维保护剂的存在下氧化浸渍上述预处理过的物料；(3)先用活性氧A研磨本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种皇竹草在氧自由基脱／漂一体化反应釜中生产漂白纸浆的方法，包括：（１）预处理原料，皇竹草包括秆部和稍部；（２）活性氧Ａ和自由基金属离子和金属离子配位体组成的纤维保护剂的存在下氧化浸渍上述预处理过的物料；（３）先用活 性氧Ａ研磨，再用活性氧Ｂ氧化浸渍过的物料；（４）浓缩，打浆，其中在所述方法全过程中，不用强酸、强碱、强氯和蒽醌，包括二氧化氯及氯离子化合物，其中活性氧Ａ选自Ｏ↓［２］、Ｈ↓［２］Ｏ↓［２］和其生成的自由基中的一种或两 种，活性氧Ｂ选自Ｏ↓［３］、［１］↑Ｏ↓［２］（单线态氧）、Ｏ↓［２］↑［－］.／ＨＯＯ.（超氧阴离子自由基）及其在水中有机溶剂存在下生成的自由基的一种或多种，如氮自由基由硫化物和氯化物引发出的自由基和半醌式自由基。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：梅秀泉，王高升，赵志爽，孙立丽，田海燕，
申请(专利权)人：北京国力源高分子科技研发中心，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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