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一种分离植物中的纤维和木质素的绿色新工艺
申请号	CN201611037911.7	申请日	2016-11-10	公开(公告)号	CN106522009A	公开(公告)日	2017-03-22
申请人	詹闯;			发明人	詹永田;
摘要	本发明公开了一种分离植物中的纤维和木质素的绿色新工艺，包括以下步骤：将植物切成小片或小段，投入加热锅中，添水，液比为1:3-1:3.5，在40min内将温度升至140-160℃，对植物进行饱和蒸汽蒸煮加热，并恒温保温2-4h，将经饱和蒸汽蒸煮加热后的植物投入磨机中研磨粉碎，再用水稀释，终浓度为0.5wt％-0.6wt％，对上述料液先进行筛选，然后利用锥形除渣器对筛下物除渣，再用洗涤装置洗涤，料液中的纤维留在洗涤网中，脱水后形成产品，流出的料液先用斜板沉降装置进行浅层沉降，再用气浮法进行处理，最后用刮板机将浮于液面的木质素轻轻刮起，脱水后形成产品。本发明的有益之处在于：纤维和木质素的分离效果好；污染物零排放；不改变木质素和纤维的化学结构；用水量不大。
权利要求	1.一种分离植物中的纤维和木质素的绿色新工艺，其特征在于，包括以下步骤： Step1：将绝干的植物切成50mm长的小段，或者50mm长、50mm宽、5-10mm厚的小片； Step2：将切好的植物投入加热锅中，同时向加热锅中添加适量的水，绝干的植物与水的液比为1:3-1:3.5； Step3：在40min内将加热锅的温度升至140-160℃，对植物进行饱和蒸汽蒸煮加热，并恒温保温2-4h； Step4：将经饱和蒸汽蒸煮加热后的植物投入磨机中进行研磨粉碎，再用水进行稀释，料液的终浓度为0.5wt％-0.6wt％； Step5：对上述料液进行筛选，取出筛上长的、大的纤维渣，将筛下的物质进行下一步处理； Step6：利用锥形除渣器对上述经过筛选得到的料液进行除渣，取出圆的、方的、块状的渣子，得到终浓度为0.5wt％-0.6wt％的料液； Step7：将经除渣后得到的料液置于内网式或外网式洗涤装置中进行洗涤，料液中的纤维留在洗涤网中，脱水后形成产品，料液中的木质素随水流出内网式洗涤装置； Step8：将从内网式或外网式洗涤装置中流出的料液用斜板沉降装置进行浅层沉降，沉降后，将下层的浊水采用气浮法进行处理，经处理后木质素漂浮到液面上，采用刮板机将其轻轻刮起，脱水后形成产品。 2.根据权利要求1所述的分离植物中的纤维和木质素的绿色新工艺，其特征在于，在Step1中，所述绝干的植物选自小麦秸秆、大麦秸秆、燕麦秸秆、水稻秸秆、棉花秸秆、野草、竹子、灌木、木材枝丫及下脚料和芦苇中的任意一种或任意几种。 3.根据权利要求1所述的分离植物中的纤维和木质素的绿色新工艺，其特征在于，在Step5中，所述筛上长的、大的纤维渣不扔掉，将其与经过饱和蒸汽蒸煮加热后的原料混合，再次投入磨机中参与研磨粉碎。 4.根据权利要求1所述的分离植物中的纤维和木质素的绿色新工艺，其特征在于，在Step6中，所述圆的、方的、块状的渣子不扔掉，将其与经过饱和蒸汽蒸煮加热后的原料混合，再次投入磨机中参与研磨粉碎。 5.根据权利要求1所述的分离植物中的纤维和木质素的绿色新工艺，其特征在于，在Step7中，脱水采用的方式为机械压榨或者离心甩干。 6.根据权利要求1所述的分离植物中的纤维和木质素的绿色新工艺，其特征在于，在Step8中，沉降后，上层水是清水，循环使用。 7.根据权利要求1所述的分离植物中的纤维和木质素的绿色新工艺，其特征在于，在Step8中，气浮后的水与从内网式或外网式洗涤装置中流出的料液混合，再次参与斜板沉降。
说明书全文	一种分离植物中的纤维和木质素的绿色新工艺技术领域 [0001] 本发明涉及一种分离工艺，具体涉及一种分离植物中的纤维和木质素的绿色新工艺。背景技术 [0002] 随着煤、石油等化石资源储量的逐渐减少，以及各国能源和原材料需求量的增加，仅仅靠化石资源已不能满足经济和社会发展的需要，寻找化石资源的替代品已成为目前和今后的发展趋势。 [0003] 在我国，植物秸秆资源丰富，若能充分高效地利用这一丰富的可再生资源，将其转化成高值化产品或能源，对补充逐渐减少的化石资源的不足，促进我国经济的可持续发展具有重要作用。 [0004] 植物秸秆主要由纤维和木质素组成，对这些组分进行有目的转化,可获得现代社会和经济生活中有使用价值的新材料、化工原料、高热值燃料、功能食品和药物。 [0005] 纤维转化可获得： [0006] (1)各种功能材料，例如：生物医用材料(纤维素)、贮能材料、发光材料、新一代液晶显示材料； [0007] (2)食品添加剂，例如：各种低聚糖、葡萄糖； [0008] (3)各种化工产品，例如：乙醇、乙酸、丙酮、丁醇、1-(2-呋喃基)-2-羟基-乙酮。 [0009] 木质素转化可用作橡胶补强剂、钻井泥浆添加剂、混凝土减水剂、肥料农用地膜，还可以通过转化获得酚类、芳香醛、酮、酚醛树脂、烷等化工产品以及饲料。 [0010] 需要指出的是，植物秸秆中各组分转化为有使用价值产品的关键是将其各组分预先分离。但是，由于缺乏有效的分离技术，植物秸秆中应用价值潜力巨大的各组分的有效转化仍是一个难题。尽管困难重重，国内外科研工作者仍坚持这方面的研究工作，并取得了一定的研究成果。 [0011] 纵观现有的分离纤维和木质素的技术，其仍存在一些严重的缺陷或不足： [0012] (1)植物秸秆中各组分不能全部分离出来，结果造成原料浪费； [0013] (2)在植物秸秆处理或分离过程中，使用了带有腐蚀性或挥发性的化学试剂，这样不仅会改变木质素和纤维的化学结构，而且会造成环境严重污染，同时还会因需要使用耐腐蚀、耐高压设备而造成设备成本增加； [0014] (3)有些分离试剂不能有效回收或循环利用，或即使分离试剂能够回收，但回收方法复杂，不利于推广和使用。发明内容 [0015] 为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种分离植物中的纤维和木质素的绿色新工艺，该工艺不仅能够将植物秸秆中的纤维和木质素全部分离出来，而且在整个分离过程中不使用任何化学试剂，污染物零排放，堪称是真正的绿色新工艺。 [0016] 为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案： [0017] 一种分离植物中的纤维和木质素的绿色新工艺，其特征在于，包括以下步骤： [0018] Step1：将绝干的植物切成50mm长的小段，或者50mm长、50mm宽、5-10mm厚的小片； [0019] Step2：将切好的植物投入加热锅中，同时向加热锅中添加适量的水，绝干的植物与水的液比为1:3-1:3.5； [0020] Step3：在40min内将加热锅的温度升至140-160℃，对植物进行饱和蒸汽蒸煮加热，并恒温保温2-4h； [0021] Step4：将经饱和蒸汽蒸煮加热后的植物投入磨机中进行研磨粉碎，再用水进行稀释，料液的终浓度为0.5wt％-0.6wt％； [0022] Step5：对上述料液进行筛选，取出筛上长的、大的纤维渣，将筛下的物质进行下一步处理； [0023] Step6：利用锥形除渣器对上述经过筛选得到的料液进行除渣，取出圆的、方的、块状的渣子，得到终浓度为0.5wt％-0.6wt％的料液； [0024] Step7：将经除渣后得到的料液置于内网式或外网式洗涤装置中进行洗涤，料液中的纤维留在洗涤网中，脱水后形成产品，料液中的木质素随水流出内网式洗涤装置； [0025] Step8：将从内网式或外网式洗涤装置中流出的料液用斜板沉降装置进行浅层沉降，沉降后，将下层的浊水采用气浮法进行处理，经处理后木质素漂浮到液面上，采用刮板机将其轻轻刮起，脱水后形成产品。 [0026] 前述的分离植物中的纤维和木质素的绿色新工艺，其特征在于，在Step1中，前述绝干的植物选自小麦秸秆、大麦秸秆、燕麦秸秆、水稻秸秆、棉花秸秆、野草、竹子、灌木、木材枝丫及下脚料和芦苇中的任意一种或任意几种。 [0027] 前述的分离植物中的纤维和木质素的绿色新工艺，其特征在于，在Step5中，前述筛上长的、大的纤维渣不扔掉，将其与经过饱和蒸汽蒸煮加热后的原料混合，再次投入磨机中参与研磨粉碎。 [0028] 前述的分离植物中的纤维和木质素的绿色新工艺，其特征在于，在Step6中，前述圆的、方的、块状的渣子不扔掉，将其与经过饱和蒸汽蒸煮加热后的原料混合，再次投入磨机中参与研磨粉碎碎。 [0029] 前述的分离植物中的纤维和木质素的绿色新工艺，其特征在于，在Step7中，脱水采用的方式为机械压榨或者离心甩干。 [0030] 前述的分离植物中的纤维和木质素的绿色新工艺，其特征在于，在Step8中，沉降后，上层水是清水，循环使用。 [0031] 前述的分离植物中的纤维和木质素的绿色新工艺，其特征在于，在Step8中，气浮后的水与从内网式或外网式洗涤装置中流出的料液混合，再次参与斜板沉降。 [0032] 本发明的有益之处在于： [0033] 1、纤维和木质素的分离效果好 [0034] 将绝干原料与水的液比严格控制在1:3-1:3.5，经饱和蒸汽蒸煮加热后，在保温过程中，原料中的木质素充分吸收水分，变得十分松软，在后续的磨机粉碎过程中，木质素很容易与纤维分离，经过磨机粉碎后，绝大多数的木质素都与纤维分离，即使有少量的木质素未与纤维分离，进行二次饱和蒸汽蒸煮加热或者二次磨机粉碎即可实现二者的全部分离，分离效果好。 [0035] 经过一次斜板沉降和气浮后，可将气浮后的水与从内网式或外网式洗涤装置中流出的料液混合，再次参与斜板沉降，如此一来，木质素与纤维完全分开，分离效果好。 [0036] 2、污染物零排放 [0037] 在整个分离过程中，不使用任何化学试剂，实现了污染物零排放，是一种绿色工艺。 [0038] 3、不改变木质素和纤维的化学结构 [0039] 在整个分离过程中，仅涉及饱和蒸汽加热蒸煮、磨机粉碎、洗涤、沉降等物理处理方式，不使用任何化学试剂，不改变木质素和纤维的化学结构，不会影响木质素和纤维的后续加工与使用。 [0040] 3、用水量不大 [0041] 分离工艺的用水是封闭循环使用的，整个分离过程中几乎不需要补充用水，因此用水量不大。具体实施方式 [0042] 用于分离纤维和木质素的植物可以是小麦秸秆、大麦秸秆、燕麦秸秆、水稻秸秆、棉花秸秆、野草、竹子、灌木、木材枝丫及下脚料和芦苇中的任意一种或任意几种。 [0043] 以下结合具体实施例对本发明作具体的介绍。 [0044] 实施例1：从水稻秸秆中分离木质素和纤维 [0045] 1、备料 [0046] 将绝干的水稻秸秆切成50mm长的小段，待用。 [0047] 2、蒸煮加热 [0048] 将切好的水稻秸秆投入加热锅中，同时向加热锅中添加适量的水，水稻秸秆与水的液比为1:3，即每1kg水稻秸秆添加3L水，然后在40min内将加热锅的温度升至140℃，对水稻秸秆进行饱和蒸汽蒸煮加热，并在140℃条件下恒温保温4h。 [0049] 在饱和蒸汽蒸煮加热前，水稻秸秆与水的液比为1:3，水的添加量是水稻秸秆的3倍，用水较足，这样可以保证在后续的加热保温过程中木质素能够充分吸收水分。 [0050] 在保温的过程中，水稻秸秆中的木质素充分吸收水分，将会变得十分松软，在后续的磨机粉碎过程中，木质素会很容易与纤维分离。 [0051] 在整个蒸煮加热过程中，我们未使用任何化学试剂，所以木质素和纤维的化学结构都不会改变，其中，木质素呈块状，不溶于水。 [0052] 3、磨机粉碎 [0053] 将经饱和蒸汽蒸煮加热后的水稻秸秆投入磨机中进行研磨粉碎，然后用水进行稀释，料液的终浓度为0.5wt％-0.6wt％。 [0054] 通过研磨粉碎，我们可以将吸水后变得松软的木质素从纤维中分离出来，此时用40倍的显微镜可以观察到脱木质素后的纤维，其呈棉花状。 [0055] 4、筛选 [0056] 利用圆孔筛对上述料液进行筛选，筛孔的大小根据纤维的用途来确定。筛选后，筛上的物质为长的、大的纤维渣，这些纤维渣不扔掉，将其与经过饱和蒸汽蒸煮加热后的原料混合，再次投入磨机中参与研磨粉碎；筛下的物质为合格的纤维，此时料液中还含有木质素，这部分料液可用于后续的处理。 [0057] 5、除渣 [0058] 利用锥形除渣器对上述经过筛选得到的料液进行除渣，得到圆的、方的、块状的渣子，这些渣子仍然不扔掉，将其与经过饱和蒸汽蒸煮加热后的原料混合，再次投入磨机中参与研磨粉碎；得到的料液终浓度为0.5wt％左右，这部分料液可用于后续的处理。 [0059] 6、洗涤 [0060] 将经除渣后得到的料液置于内网式洗涤装置中，洗涤网的孔径大小为80目-100目。经内网式洗涤装置洗涤后，料液中的纤维留在洗涤网中，料液中的木质素随水流出内网式洗涤装置。 [0061] 经检测，此时的纤维的含水量在70％左右，这部分纤维经机械压榨或者离心甩干后即可得到脱水的纤维产品。 [0062] 7、提取木质素 [0063] 将从内网式洗涤装置中流出的料液用斜板沉降装置进行浅层沉降，沉降后，上层水是清水，可循环使用，下层水是浊水，呈米汤样，含有较多的木质素。将下层的浊水采用气浮法进行处理，经处理后木质素漂浮到液面上，采用刮板机将其轻轻刮起，脱水后形成产品，气浮处理后的水可以与从内网式或外网式洗涤装置中流出的料液混合，再次参与斜板沉降。 [0064] 实施例2：从木片中分离木质素和纤维 [0065] 1、备料 [0066] 将木片切成50mm长、50mm宽、5-10mm厚的小片，待用。 [0067] 2、蒸煮加热 [0068] 将切好的木片投入加热锅中，同时向加热锅中添加适量的水，木片与水的液比为1:3.5，即每1kg木片添加3.5L水，然后在40min内将加热锅的温度升至160℃，对木片进行饱和蒸汽蒸煮加热，并在160℃条件下恒温保温2h。 [0069] 木片与水的液比为1:3.5，用水较足，这样可以保证在后续的加热保温过程中木质素能够充分吸收水分。 [0070] 在保温的过程中，木片中的木质素充分吸收水分，将会变得十分松软，在后续的磨机粉碎过程中，木质素会很容易与纤维分离。 [0071] 3、磨机粉碎 [0072] 将经饱和蒸汽蒸煮加热后的木片投入磨机中进行研磨粉碎，然后用水进行稀释，料液的终浓度为0.5wt％-0.6wt％。 [0073] 通过研磨粉碎，我们可以将吸水后变得松软的木质素从纤维中分离出来，此时用40倍的显微镜可以观察到脱木质素后的纤维，其呈棉花状。 [0074] 4、筛选 [0075] 利用圆孔筛对上述料液进行筛选。筛选后，筛上的物质为长的、大的纤维渣，这些纤维渣与经过饱和蒸汽蒸煮加热后的原料混合，再次投入磨机中参与研磨粉碎；筛下的物质为合格的纤维，此时料液中还含有木质素，这部分料液可用于后续的处理。 [0076] 5、除渣 [0077] 利用锥形除渣器对上述经过筛选得到的料液进行除渣，将得到的渣子与经过饱和蒸汽蒸煮加热后的原料混合，再次投入磨机中参与研磨粉碎，得到的料液终浓度为0.5wt％左右，这部分料液可用于后续的处理。 [0078] 6、洗涤 [0079] 将经除渣后得到的料液置于外网式洗涤装置中，洗涤网的孔径大小为80目-100目。经外网式洗涤装置洗涤后，料液中的纤维留在洗涤网中，料液中的木质素随水流出内网式洗涤装置。 [0080] 经检测，此时的纤维的含水量在70％左右，这部分纤维经机械压榨或者离心甩干后即可得到脱水的纤维产品。 [0081] 7、提取木质素 [0082] 将从外网式洗涤装置中流出的料液用斜板沉降装置进行浅层沉降，沉降后，上层水是清水，可循环使用，下层水是浊水，呈米汤样，含有较多的木质素。将下层的浊水采用气浮法进行处理，经处理后木质素漂浮到液面上，采用刮板机将其轻轻刮起，脱水后形成产品，气浮处理后的水可以与从内网式或外网式洗涤装置中流出的料液混合，再次参与斜板沉降。 [0083] 实施例3：从芦苇中分离木质素和纤维 [0084] 1、备料 [0085] 将干芦苇切成50mm长的小段，待用。 [0086] 2、蒸煮加热 [0087] 将切好的干芦苇投入加热锅中，同时向加热锅中添加适量的水，干芦苇与水液比为1:3.2，即每1kg干芦苇添加3.2L水，然后在40min内将加热锅的温度升至150℃，对干芦苇进行饱和蒸汽蒸煮加热，并在150℃条件下恒温保温2.5h。 [0088] 干芦苇与水的液比为1:3.2，用水较足，这样可以保证在后续的加热保温过程中木质素能够充分吸收水分。 [0089] 在保温的过程中，干芦苇中的木质素充分吸收水分，将会变得十分松软，在后续的磨机粉碎过程中，木质素会很容易与纤维分离。 [0090] 3、磨机粉碎 [0091] 将经饱和蒸汽蒸煮加热后的芦苇投入磨机中进行研磨粉碎，然后用水进行稀释，料液的终浓度为0.5wt％-0.6wt％。 [0092] 通过研磨粉碎，我们可以将吸水后变得松软的木质素从纤维中分离出来，此时用40倍的显微镜可以观察到脱木质素后的纤维，其呈棉花状。 [0093] 4、筛选 [0094] 利用圆孔筛对上述料液进行筛选。筛选后，筛上的物质为长的、大的纤维渣，这些纤维渣与经过饱和蒸汽蒸煮加热后的原料混合，再次投入磨机中参与研磨粉碎；筛下的物质为合格的纤维，此时料液中还含有木质素，这部分料液可用于后续的处理。 [0095] 5、除渣 [0096] 利用锥形除渣器对上述经过筛选得到的料液进行除渣，将得到的渣子与经过饱和蒸汽蒸煮加热后的原料混合，再次投入磨机中参与研磨粉碎，得到的料液终浓度为0.5wt％左右，这部分料液可用于后续的处理。 [0097] 6、洗涤 [0098] 将经除渣后得到的料液置于外网式洗涤装置中，洗涤网的孔径大小为80目-100目。经外网式洗涤装置洗涤后，料液中的纤维留在洗涤网中，料液中的木质素随水流出内网式洗涤装置。 [0099] 经检测，此时的纤维的含水量在70％左右，这部分纤维经机械压榨或者离心甩干后即可得到脱水的纤维产品。 [0100] 7、提取木质素 [0101] 将从外网式洗涤装置中流出的料液用斜板沉降装置进行浅层沉降，沉降后，上层水是清水，可循环使用，下层水是浊水，呈米汤样，含有较多的木质素。将下层的浊水采用气浮法进行处理，经处理后木质素漂浮到液面上，采用刮板机将其轻轻刮起，脱水后形成产品，气浮处理后的水可以与从内网式或外网式洗涤装置中流出的料液混合，再次参与斜板沉降。 [0102] 需要说明的是，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

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