一種利用空化效應輔助麥草脫木素的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明公開了一種利用空化效應輔助麥草脫木素的方法，屬于制漿造紙技術領域。
【背景技術】
[0002]空化作用指的是在液體介質中氣泡的形成、增大以及驟然破裂的過程，也稱為氣穴現(xiàn)象。氣泡破裂時會產(chǎn)生瞬時溫度約為10000K以及壓力約10MPa的局部“熱點”，這會引發(fā)化學和物理反應。水力空化則是指利用空化效應在液體介質中產(chǎn)生氣穴的過程，其主要優(yōu)點之一就是能夠在常溫常壓下進行處理。
[0003]隨著市場競爭的加劇和能源成本的日益提高，制漿造紙行業(yè)面臨的原材料和能耗問題也越來越突出。尋找一種能耗低、原材料消耗少的制漿方法顯得尤為重要。我國擁有豐富的非木質資源(如麥草、蔗渣、蘆葦、稻草、玉米秸桿等)，目前化學法制漿是草類原料制漿的主要方法，這種傳統(tǒng)的制漿方法能耗高，污染大無法使草類原料制漿得到廣泛應用。有研宄發(fā)現(xiàn)，利用空化效應能提高溶劑法從植物中抽提有機化合物的效率。而基于空化方法的草類原料制漿在室溫下即可進行，避免了高溫高壓的蒸煮。從根本上降低了制漿能耗，也減少了對環(huán)境的污染。

【發(fā)明內容】

[0004]為了克服現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明提供一種利用空化效應輔助麥草脫木素的方法，以提高漿料得率和木素脫出率。
[0005]本發(fā)明通過以下技術方案得以實現(xiàn):
[0006]一種利用空化效應輔助麥草脫木素的方法，包括如下步驟:
[0007](I)將麥草鍘短后，用濃度為0.1?0.5mol/L的KOH溶液在室溫下進行浸漬2?3天，每過8?12小時將漿料取出用疏解機疏解5?lOmin，得到預處理漿料；
[0008](2)往預處理漿料中加水將其漿濃調節(jié)至2?7%，得到稀釋漿料；
[0009](3)將稀釋漿料轉入儲存容器中，利用機械的方式或者超聲作用的方式在儲存容器內的稀釋漿料中產(chǎn)生空泡，利用空泡的膨脹和潰滅過程形成的沖擊力破壞漿料中的木素，得到脫木素漿料。
[0010]機械產(chǎn)生空泡的方式如下:在儲存容器中安裝由電機帶動的表面布設有多個凹坑的圓柱形轉子，啟動電機使得轉子高速旋轉，在圓柱形轉子表面的凹坑處產(chǎn)生空泡。
[0011]所述轉子的轉速為2500?3000r/min。
[0012]超聲作用產(chǎn)生空泡的方式如下:在儲存容器中安裝微氣泡發(fā)生器，由微氣泡發(fā)生器在稀釋漿料中產(chǎn)生微氣泡，并由超聲發(fā)生器在儲存容器內產(chǎn)生超聲場，在聲場的作用下在稀釋漿料中形成空泡。
[0013]所述微氣泡的直徑小于30 μ m?
[0014]所述超聲場強度為I?5w/cm2。
[0015]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點和有益效果:
[0016](I)本發(fā)明實現(xiàn)了麥草在常溫常壓下制漿的目的，具有低能耗、低化學品消耗(僅用到KOH)，低污染的優(yōu)點。
[0017](2)本發(fā)明的漿料得率高于75%，漿料成紙強度高，適合生產(chǎn)具有良好強度性能的包裝紙級漿料。
[0018](3)本發(fā)明操作簡單，適合工廠大規(guī)模生產(chǎn)，可以根據(jù)紙張要求可以通過控制調節(jié)轉子的轉速、進料漿濃、微氣泡直徑或者超聲場強度等來調節(jié)成漿的質量。
【具體實施方式】
[0019]實施例1
[0020]一種利用空化效應輔助麥草脫木素的方法，包括如下步驟:
[0021](I)室溫下稱取絕干麥草lKg，用標準切草機切成5mm長度，用濃度為0.3mol/L的KOH溶液在室溫下進行浸漬2天，以軟化木素/纖維素復合體，每過8小時將漿料取出用疏解機疏解5min，，以使麥草與KOH充分混合均勻，得到預處理漿料；
[0022](2)往預處理漿料中加水將其漿濃調節(jié)至2%，得到稀釋漿料；
[0023](3)將稀釋漿料轉入儲存容器中，利用機械的方式在儲存容器內的稀釋漿料中產(chǎn)生空泡，利用空泡的膨脹和潰滅過程形成的沖擊力破壞漿料中的木素，得到脫木素漿料。
[0024]機械產(chǎn)生空泡的方式如下:在儲存容器中安裝由電機帶動的表面布設有多個凹坑的圓柱形轉子，啟動電機使得轉子高速旋轉，在圓柱形轉子表面的凹坑處產(chǎn)生空泡。
[0025]所述轉子的轉速為2500?3000r/min。
[0026]取得到的脫木素漿料抄片，手抄片定量為100g/m2，在90°C溫下干燥5min，之后置于恒溫恒濕室中待檢測。經(jīng)檢測，本實施例所得紙頁的抗張強度為4900N/m，裂斷長為3.1km，成紙強度足以滿足生產(chǎn)新聞紙或紙板這類紙。
[0027]經(jīng)檢測隨著轉子轉速的增加以及處理時間的延長，所得紙頁的抗張強度和裂斷長均有大幅度增加。轉子轉速的增大，轉子的表面速度也增大，相應的空化作用也會增大，生成更多具有活性的H0_以及更強的機械效應(湍流和剪切)，進而促進麥草的脫木素。
[0028]實施例2
[0029]一種利用空化效應輔助麥草脫木素的方法，包括如下步驟:
[0030](I)室溫下稱取絕干麥草lKg，用標準切草機切成5mm長度，用濃度為0.lmol/L的KOH溶液在室溫下進行浸漬3天，每過12小時將漿料取出用疏解機疏解lOmin，得到預處理漿料；
[0031](2)往預處理漿料中加水將其漿濃調節(jié)至7%，得到稀釋漿料；
[0032](3)將稀釋漿料轉入儲存容器中，利用機械的方式或者超聲作用的方式在儲存容器內的稀釋漿料中產(chǎn)生空泡，利用空泡的膨脹和潰滅過程形成的沖擊力破壞漿料中的木素，得到脫木素漿料。
[0033]超聲作用產(chǎn)生空泡的方式如下:在儲存容器中安裝微氣泡發(fā)生器，由微氣泡發(fā)生器在稀釋漿料中產(chǎn)生微氣泡，并由超聲發(fā)生器在儲存容器內產(chǎn)生超聲場，在聲場的作用下在稀釋漿料中形成空泡。
[0034]所述微氣泡的直徑為30 μ m。
[0035]超聲場強度為5w/cm2。
[0036]取得到的脫木素漿料抄片，手抄片定量為100g/m2，在90°C溫下干燥5min，之后置于恒溫恒濕室中待檢測。經(jīng)檢測紙頁的抗張強度為5245N/m，裂斷長為5.0km，木素含量由原來的17%脫除至5%，紙漿得率為75.8%。
[0037]提高漿濃可以使纖維之間的摩擦增多，增加了木素/纖維素復合體的斷裂。也有利于空化效應產(chǎn)生的HO—更好與木素接觸，從而氧化木素分子，使部分木素分子水解或離子化，增強木素的親水性從而易于從漿料中去除。
[0038]利用超聲作用產(chǎn)生空泡時，優(yōu)選的超聲場強度范圍為I?5w/cm2，優(yōu)選的微氣泡的直徑范圍為小于30 μ m。
【主權項】
1.一種利用空化效應輔助麥草脫木素的方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)將麥草鍘短后，用濃度為0.1?0.5mol/L的KOH溶液在室溫下進行浸漬2?3天，每過8?12小時將漿料取出用疏解機疏解5?lOmin，得到預處理漿料； (2)往預處理漿料中加水將其漿濃調節(jié)至2?7%，得到稀釋漿料； (3)將稀釋漿料轉入儲存容器中，利用機械的方式或者超聲作用的方式在儲存容器內的稀釋漿料中產(chǎn)生空泡，利用空泡的膨脹和潰滅過程形成的沖擊力破壞漿料中的木素，得到脫木素漿料。2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，機械產(chǎn)生空泡的方式如下:在儲存容器中安裝由電機帶動的表面布設有多個凹坑的圓柱形轉子，啟動電機使得轉子高速旋轉，在圓柱形轉子表面的凹坑處產(chǎn)生空泡。3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，所述轉子的轉速為2500?3000r/min。4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，超聲作用產(chǎn)生空泡的方式如下:在儲存容器中安裝微氣泡發(fā)生器，由微氣泡發(fā)生器在稀釋漿料中產(chǎn)生微氣泡，并由超聲發(fā)生器在儲存容器內產(chǎn)生超聲場，在聲場的作用下在稀釋漿料中形成空泡。5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于，所述微氣泡的直徑小于30μ m。6.根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于，所述超聲場強度為I?5w/cm2。
【專利摘要】一種利用空化效應輔助麥草脫木素的方法，包括如下步驟：(1)將麥草鍘短后，用濃度為0.1～0.5mol/L的KOH溶液在室溫下進行浸漬2～3天，每過8～12小時將漿料取出用疏解機疏解5～10min，得到預處理漿料；(2)往預處理漿料中加水將其漿濃調節(jié)至2～7％，得到稀釋漿料；(3)將稀釋漿料轉入儲存容器中，利用機械的方式或者超聲作用的方式在儲存容器內的稀釋漿料中產(chǎn)生空泡，利用空泡的膨脹和潰滅過程形成的沖擊力破壞漿料中的木素，得到脫木素漿料。本發(fā)明實現(xiàn)了麥草在常溫常壓下制漿的目的，具有低能耗、低化學品消耗，低污染的優(yōu)點；漿料成紙強度高，適合生產(chǎn)具有良好強度性能的包裝紙級漿料。
【IPC分類】D21C9/10
【公開號】CN104911940
【申請?zhí)枴緾N201510408016
【發(fā)明人】袁金霞, 王漢成, 杜瑩瑩, 黃顯南
【申請人】廣西大學
【公開日】2015年9月16日
【申請日】2015年7月13日