從造紙黑液中分離木質(zhì)素和半纖維素并回收堿液的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)保和資源回收利用領(lǐng)域，尤其涉及一種從造紙黑液分離木質(zhì)素和半纖維素并回收堿液的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)的造紙工業(yè)主要使用各種木材和草本植物為原料，如楊樹(shù)、松樹(shù)、杉樹(shù)、桉樹(shù)、蘆葦、麥草、稻草、玉米桿、玉米芯、甘蔗渣等。造紙工業(yè)排放大量的腥臭、有毒的黑液，其主要成分是半纖維素和微生物無(wú)法代謝的木質(zhì)素，據(jù)估計(jì)，我國(guó)造紙工業(yè)每年排放的木質(zhì)素高達(dá)4000萬(wàn)噸。目前處理造紙黑液的主要方法是濃縮后與發(fā)電廠的煤粉混合燒掉。我國(guó)目前仍有95%以上的木質(zhì)素和半纖維素隨未經(jīng)處理的造紙黑液排放，是我國(guó)內(nèi)陸水體的最大污染源之一。另一方面，造紙黑液中含有的堿液是造紙工業(yè)的必須原料，木質(zhì)素和半纖維素是許多高附加值產(chǎn)品的原料。半纖維素含有多種糖類物質(zhì)，包括D-木糖基、D-甘露糖基、D-葡萄糖基、D-半乳糖基、L-阿拉伯糖基、4-0-甲基-D-葡萄糖醛酸基，D-半乳糖醛酸基和D-葡萄糖醛酸基等，還有少量的L-鼠李糖、L-巖藻糖等。2010年以后的研究發(fā)現(xiàn)木質(zhì)素是制造高強(qiáng)工程塑料、碳纖維和石墨烯的寶貴原料，附加值極高。因此從造紙黑夜中分離半纖維素和高純木質(zhì)素，并回收堿液，既消除了污染，又變廢為寶，有很高的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
[0003]申請(qǐng)人檢索到以下從造紙黑液中分離或提取木質(zhì)素或者堿的方法的相關(guān)文獻(xiàn):
1、中國(guó)專利，申請(qǐng)?zhí)?201510560992.8;申請(qǐng)人:海南金海漿紙業(yè)有限公司；發(fā)明名稱:一種造紙黑液中木質(zhì)素分級(jí)分離裝置及其方法;摘要:本發(fā)明公開(kāi)了一種造紙黑液中木質(zhì)素分級(jí)分離裝置及其方法，其特征在于，此裝置包括黑液儲(chǔ)罐、第一轉(zhuǎn)移栗、預(yù)處理裝置、第一膜過(guò)濾器、第二膜過(guò)濾器、第三膜過(guò)濾器、高分子木質(zhì)素儲(chǔ)罐、膜過(guò)濾液儲(chǔ)罐、第二轉(zhuǎn)移栗、第四膜過(guò)濾器、第五膜過(guò)濾器、第六膜過(guò)濾器、連接管和低分子木質(zhì)素儲(chǔ)罐;此方法包括以下步驟:預(yù)處理、第一次膜過(guò)濾、第二次膜過(guò)濾；采用本發(fā)明所提供的一種造紙黑液中木質(zhì)素分級(jí)分離裝置及其方法，能夠?qū)⒑谝褐械膲A和木質(zhì)素進(jìn)行分離，堿可以送回制漿系統(tǒng)進(jìn)行藥液循環(huán)，還可分離出不同分子量級(jí)別的木質(zhì)素，作為不同的副產(chǎn)品進(jìn)行銷售或作中間產(chǎn)品進(jìn)行再加工，此方法操作簡(jiǎn)單，水耗、能耗低，具有良好的前景。
[0004]2、中國(guó)專利，申請(qǐng)?zhí)?201310082509.0;申請(qǐng)人:浙江捷發(fā)科技有限公司；發(fā)明名稱:一種利用造紙黑液制備木質(zhì)素的方法;摘要:本發(fā)明公開(kāi)了一種利用造紙黑液制備木質(zhì)素的方法，以造紙黑液為原料，對(duì)造紙黑液進(jìn)行預(yù)處理，除去水不溶性顆粒和纖維狀雜質(zhì)；再利用膜處理除去小于木質(zhì)素分子量的有機(jī)物，得到濃縮液；然后對(duì)濃縮液中進(jìn)行酸析處理，得到大分子粗木質(zhì)素沉淀；最后經(jīng)除鹽除去酸析所產(chǎn)生的無(wú)機(jī)鹽，即得高純度木質(zhì)素。本發(fā)明的方法其收率不受原料黑液濃度變化的影響，分離提取木質(zhì)素純度高，分子量大小較均一，雜質(zhì)去除率高，經(jīng)磺化縮合制得的改性木質(zhì)素磺酸鈉分散劑應(yīng)用性能得到顯著提尚O
[0005]3、中國(guó)專利，申請(qǐng)?zhí)?200910077742.3;申請(qǐng)人:北京嘉禾木科技有限公司；發(fā)明名稱:造紙黑液中提取木質(zhì)素的方法;摘要:本發(fā)明涉及造紙黑液中提取木質(zhì)素的方法。造紙黑液的無(wú)污染利用是困擾造紙工業(yè)發(fā)展的難題。本發(fā)明將造紙黑液進(jìn)行pH調(diào)節(jié)至8-10，通過(guò)預(yù)處理系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)處理，除去大的懸浮顆粒和膠體雜質(zhì);預(yù)處理系統(tǒng)為一過(guò)濾精度為100至IJ300目范圍的機(jī)械振動(dòng)篩過(guò)濾器或袋式過(guò)濾器，以及一個(gè)截留分子量為20萬(wàn)-50萬(wàn)范圍經(jīng)過(guò)改性后的分離膜;改性分離膜材料經(jīng)過(guò)本體接枝改性、表面接枝改性或合金改性;經(jīng)過(guò)二級(jí)或二級(jí)以上分離膜進(jìn)行精濾，各級(jí)分離膜的截留分子量從150到50000不等。該發(fā)明產(chǎn)品中純木質(zhì)素含量不小于55%，濃縮提純后可高達(dá)90.0%以上；耐溫可達(dá)130°C以上;表觀灰分含量可小于5%;并可調(diào)節(jié)分子量大小和分布，生產(chǎn)不同品質(zhì)的木質(zhì)素產(chǎn)品；同時(shí)可以做到水的充分循環(huán)利用。
[0006]4、中國(guó)專利，申請(qǐng)?zhí)?85106333;申請(qǐng)人:張沐恩；發(fā)明名稱:造紙黑液中堿和木質(zhì)素的聚沉分離法；摘要:一種造紙黑液中和堿和木質(zhì)素的聚沉分離法，它作為化學(xué)工業(yè)范疇。本發(fā)明將CaO或Ca(OH)2作為聚沉劑，屬于黑液或腐殖酸的堿溶液中，就能使木質(zhì)素或腐殖酸的鹽聚沉。經(jīng)過(guò)濾，所得濾液為堿溶液，所得沉淀可提純?yōu)槟举|(zhì)素或腐植酸的鹽。本發(fā)明既能回收堿，又能回收木質(zhì)素或腐植酸。
[0007]5、中國(guó)專利，申請(qǐng)?zhí)?90104181.5;申請(qǐng)人:張沐恩；發(fā)明名稱:處理造紙黑液的聚沉分離法;摘要:一種對(duì)造紙黑液進(jìn)行處理和回收利用的方法。該方法是在由擠漿機(jī)擠出的原汁造紙黑液中，添加2~5%(克/毫升)固體氯化鈣或氯化鈣廢漂液，使木質(zhì)素聚沉，然后通過(guò)過(guò)濾機(jī)過(guò)濾，得到固狀木質(zhì)素和稀堿液，木質(zhì)素可作為燃料利用，稀堿液可栗回蒸煮球中循環(huán)使用或回收堿。該方法投資少，設(shè)備簡(jiǎn)單，適應(yīng)性強(qiáng)，大、中、小型紙廠均可采用，而且成本低、能耗小，既能回收木質(zhì)素，又能循環(huán)利用或回收堿，既治理了水污染，又避免了大氣污染。
[0008]6、中國(guó)專利，申請(qǐng)?zhí)?93111777.1;申請(qǐng)人:席炳炬;發(fā)明名稱:一種同步分離造紙黑液中堿及木質(zhì)素等的方法;摘要:一種同步分離造紙黑液中堿及木質(zhì)素等的方法，涉及造紙黑液的回收領(lǐng)域。其特征在于:經(jīng)預(yù)處理的造紙黑液—加絮凝劑—茍化—加植物淀粉。去除無(wú)機(jī)物形成的白泥(主要包括S12、CaCO3)，去除可達(dá)95%，回收木質(zhì)素等有機(jī)物可達(dá)99%，留下的堿液可以直接回收利用。設(shè)備、工藝簡(jiǎn)單，運(yùn)行費(fèi)用低。
[0009]7、中國(guó)專利，申請(qǐng)?zhí)?201210438097.5;申請(qǐng)人:李征;發(fā)明名稱:蘆葦造紙黑液中木質(zhì)素的提取方法;摘要:蘆葦造紙黑液中木質(zhì)素的提取方法屬于提取工藝技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種蘆葦造紙黑液中木質(zhì)素的提取方法。本發(fā)明提供一種提取率高、操作方便的蘆葦造紙黑液中木質(zhì)素的提取方法。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:取一定量的黑液，用酸調(diào)節(jié)PH值，加入乙醇中和;抽濾，將濾液調(diào)節(jié)pH值，抽濾，將濾液中的乙醇蒸出；用酸溶液洗滌抽濾出的固體顆粒，自然干燥。
[0010]8、中國(guó)專利，申請(qǐng)?zhí)?201110401577.X;申請(qǐng)人:南京大學(xué);發(fā)明名稱:一種提取分離造紙黑液木質(zhì)素的裝置及方法;摘要:本發(fā)明公開(kāi)了一種提取分離造紙黑液木質(zhì)素的裝置及方法，該裝置主要包括酸析絮凝區(qū)(8)、擋桶(5)和分離區(qū)(10)。本裝置集酸析、消泡、絮凝于一體，分離區(qū)的布局、擋桶與酸析絮凝區(qū)之間的緊密活動(dòng)連接以及孔道的設(shè)置，能夠快速高效的提取分離造紙黑液中的大量木質(zhì)素，提高了木質(zhì)素提取量；本發(fā)明通過(guò)復(fù)合液和造紙黑液的充分混合，能夠快速的酸析出木質(zhì)素，然后加入助凝劑PAM形成更大的絮體，以利于木質(zhì)素更好的分離。本發(fā)明改善了傳統(tǒng)酸析法的缺點(diǎn)，具有更廣闊的應(yīng)用前景。[0011 ] 9、中國(guó)專利，申請(qǐng)?zhí)?201510561740.7;申請(qǐng)人:武漢凱比思電力設(shè)備有限公司；發(fā)明名稱:一種由造紙黑液提取分離木質(zhì)素的裝置及方法;摘要:本發(fā)明涉及造紙廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種由造紙黑液提取分離木質(zhì)素的裝置及方法。本發(fā)明的由造紙黑液提取分離木質(zhì)素的裝置及方法利用堿回收鍋爐尾氣中的CO2、SO2等酸性氣體對(duì)黑液進(jìn)行處理使木質(zhì)素以沉淀形式析出，雖然對(duì)于整個(gè)制漿系統(tǒng)產(chǎn)生的氮、硫的脫除沒(méi)有實(shí)質(zhì)上的幫助，但能使一部分氮、硫氧化物部分停留在木質(zhì)素提取系統(tǒng)，從而緩解了尾氣處理的負(fù)荷，達(dá)到“以廢治廢”的效果，同時(shí)整個(gè)制漿系統(tǒng)并未引入新的雜質(zhì)，生產(chǎn)工藝不需做太大調(diào)整。
[0012]造紙黑液含有的三種主要的成分是木質(zhì)素(40%)、半纖維素(30%)和堿和無(wú)機(jī)試劑(30%)，它們也是主要的污染物。上述9項(xiàng)關(guān)于造紙黑液的專利僅分離和回收了其中的一種(木質(zhì)素)或兩種(木質(zhì)素和堿液)成分，沒(méi)有一種實(shí)現(xiàn)了三種成分的全回收。上述的專利1、
2、3與本發(fā)明的黑液處理方法比較相近，但也有明顯不同。專利I采用了6級(jí)膜過(guò)濾器，截流出的應(yīng)是黑液中的溶質(zhì)堿木質(zhì)素，要想得到木質(zhì)素，還要對(duì)堿木質(zhì)素進(jìn)行分級(jí)酸化和過(guò)濾，不僅設(shè)備復(fù)雜，成本也很高。專利2僅采用一級(jí)膜過(guò)濾，濾除了小于木質(zhì)素分子量的有機(jī)物和堿液，但大量的分子量大于木質(zhì)素的半纖維素(占30%)沒(méi)有被分離。專利3先把黑液調(diào)節(jié)至pH=8-10，此時(shí)已經(jīng)有相當(dāng)數(shù)量的堿木質(zhì)素轉(zhuǎn)變成木質(zhì)素懸浮物分離出來(lái)，用機(jī)械振動(dòng)篩過(guò)濾器或袋式過(guò)濾器預(yù)處理會(huì)造成木質(zhì)素的損失，隨后采用2級(jí)或2級(jí)以上膜分離，截留出的應(yīng)是堿木質(zhì)素，沒(méi)有提到堿木質(zhì)素的酸化回收，也沒(méi)提到堿液回收和半纖維素分離和回收的問(wèn)題。其余的6個(gè)專利(4-9)采用的方法與本發(fā)明不同，僅回收了一種或兩種成分。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了三種成分的分離和回收，不僅經(jīng)濟(jì)效益高