技术领域
[0001] 本
发明涉及制浆造纸及
生物质材料领域，尤其涉及一种从化机浆处理废液中提取木质素和微晶
纤维素的方法。
背景技术
[0002] 制浆造纸行业是我国重要的支柱产业，同时，还是我国资源消耗大、污染严重的行业。据2007年中国环境部
门的数据：制浆造纸行业的排
水量为31.8亿立方米，占全国工业总排水量的18.4％；COD
排放量为152.6万吨，占全国总排放量的29.8％。其中，蒸煮液中的木质素是造成污染的主要因素之一。
[0003] 木质素是由芳香醇聚合而成的一类物质，存在于木质组织中，主要作用是通过形成交织网来硬化细胞壁，为次生壁主要的成分。木质素主要位于纤维素的纤维之间，起
支撑、抗压作用。在木本
植物中，木质素约占20-25％，是自然界第二丰富的天然高分子(纤维素是第一)。木质素无毒，在性能方面有极好的通用性，在工业上有广泛的应用。此外，木质素作为一种可降解的环保材料能很好的替代一些不可降解的材料，对环境保护具有很重要的意义。
[0004] 微晶纤维素是一种纯化的、部分解聚的纤维素，由多孔微粒组成的结晶粉末。微晶纤维素广泛应用于制药、
化妆品、食品等行业，不同的微粒大小和
含水量有不同的特征和应用范围。其主要成分为以β-1,4-
葡萄糖苷键结合的直链式多糖类物质,聚合度约为3000-10000个葡萄糖分子。在一般植物纤维中，微晶纤维素约占73％，另30％为无定形纤维素。
[0005] 对于化机浆处理废液，现有工艺仅为
蒸发浓缩
后燃烧处理，尚无有效的利用，且燃烧过程存在一定量的污染物排放，所以，研发一种化机浆处理废液的高值化、无害化利用方法对于整个制浆造纸行业具有很重要的意义。
发明内容
[0006] 本发明的目的是针对
现有技术中的不足，提供一种从化机浆处理废液中提取木质素和微晶纤维素的方法，采用本发明中的提取方法，木质素一次性提取率高，一般在85％以上，最高可达92％；微晶纤维素纯度高，聚合度控制均匀。
[0007] 为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：
[0008] 提供一种从化机浆处理废液中提取木质素和微晶纤维素的方法，包括以下步骤：
[0009] (1)化机浆处理废液经沉降后，清液除去未沉降纤维后进入下一工段(2)；底部细小纤维进入下一工段(3)；
[0010] (2)对经步骤(1)得到的清液采用
超滤膜进行浓缩处理，得到的浓缩液含有木质素，采用离心式
喷雾干燥器对浓缩液进行喷雾干燥，得到颗粒较细的木质素粉末；
[0011] (3)对经步骤(1)得到的细小纤维洗涤后加入反应釜中，并加入
溶剂、
氧化剂和酸度调节剂进行水热反应，水
热处理后的细小纤维洗涤至中性后，采用离心机进行固液分离，得到浆料和溶液，所述浆料采用干燥机进行干燥得到微晶纤维素成品。
[0012] 优选的，步骤(1)中，所述化机浆处理废液沉降6-24h；所述化机浆处理废液的
密度为1.03-1.08g/mL，pH值为6.5-10.5，其中的固形物占所述化机浆处理废液总
质量的8-18％；所述固形物中纤维占固形物总质量的40-55％，木质素占固形物总质量的10-20％，无机成分占固形物总质量的30-40％。
[0013] 优选的，步骤(2)中，所用超滤膜的分子量为800-5000。
[0014] 优选的，步骤(2)中，所述浓缩处理的
温度为40-70℃，进膜压
力为10-30bar。
[0015] 优选的，步骤(2)中，所述浓缩液中的固形物占浓缩液总质量的15-30％，所述浓缩液的密度为1.08-1.20g/mL；步骤(2)中得到的滤出液含
碱，回用于纸厂制浆工段。
[0016] 优选的，步骤(3)中，所述溶剂采用浓度为20-50％的
乙醇溶液。
[0017] 优选的，步骤(3)中，所述
氧化剂采用过氧化氢，其用量占细小纤维质量的5-20％。
[0018] 优选的，步骤(3)中，所述酸度调节剂采用
硫酸，其控制反应pH为2-6。
[0019] 优选的，步骤(3)中，反应体系中液体与固体的质量比为3-6。
[0020] 优选的，步骤(3)中，所述水热反应的温度为120-160℃，反应时间为30-100min；步骤(3)中所述溶液采用超重力蒸馏设备回收溶剂，其剩余液体回用于制浆工段。
[0021] 本发明采用以上技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：
[0022] 1、本发明从化机浆处理废液中提取木质素和微晶纤维素的方法，木质素一次性提取率高，一般在85％以上，最高可达92％；微晶纤维素纯度高，聚合度控制均匀；既提高了化机浆处理废液中木质素、纤维素的资源化利用，又显著降低了处理废液中污染物的含量。
[0023] 2、本发明的方法处理时间短，处理设备简易；反应过程直观，操作简便；工艺投资小，成本低。
具体实施方式
[0024] 下面结合具体
实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
[0025] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0026] 实施例1：
[0027] 采用本发明的方法从化机浆处理废液中提取木质素和微晶纤维素：
[0028] (1)采用化机浆处理废液为原料，其密度为1.03g/mL，pH值为6.5，其中固形物占所述化机浆处理废液总质量的8％，所述固形物中纤维占固形物总质量的40-55％，木质素占固形物总质量的10％，无机成分占占固形物总质量的30％，化机浆处理废液经沉降10小时后由上层放出清液，清液经由5μm的预
过滤器处理除去未沉降纤维后进入下一工段(2)；细小纤维经由底部出料口进入下一工段(3)；
[0029] (2)对经步骤(1)得到的清液采用超滤膜进行浓缩处理，所用超滤膜的分子量为1000，所述浓缩处理的温度为50℃，进膜压力为15bar，得到的浓缩液含有木质素，其中固形物占浓缩液总质量的17％，浓缩液的密度为1.09g/mL，采用离心式喷雾干燥器对浓缩液进行喷雾干燥，得到颗粒较细的木质素粉末，木质素提取率为92.5％，纯度为70％；得到的滤出液含碱，回用于纸厂制浆工段；
[0030] (3)对经步骤(1)得到的细小纤维洗涤后加入反应釜中，并加入浓度为25％的乙醇溶液和用量占细小纤维质量的10％的过氧化氢，使用硫酸做为酸度调节剂，控制反应pH为3，反应体系中液体与固体的质量比为4，在130℃条件下水热90min，水热处理后的细小纤维洗涤至中性后，采用离心机进行固液分离，得到浆料和溶液，所述浆料采用干燥机进一步干燥得到微晶纤维素成品，微晶纤维素得率为65％，聚合度为8000；所述溶液采用超重力蒸馏设备回收溶剂，其剩余液体回用于制浆工段。
[0031] 实施例2：
[0032] 采用本发明的方法从化机浆处理废液中提取木质素和微晶纤维素：
[0033] (1)采用化机浆处理废液为原料，其密度为1.05g/mL，pH值为8.5，其中固形物占所述化机浆处理废液总质量的8％，所述固形物中纤维占固形物总质量的48％，木质素占固形物总质量的15％，无机成分占固形物总质量的35％，化机浆处理废液经沉降15小时后由上层放出清液，清液经由10μm的
预过滤器处理除去未沉降纤维后进入下一工段(2)；细小纤维经由底部出料口进入下一工段(3)；
[0034] (2)对经步骤(1)得到的清液采用超滤膜进行浓缩处理，所用超滤膜的分子量为2000，所述浓缩处理的温度为55℃，进膜压力为20bar，得到的浓缩液含有木质素，其中固形物占浓缩液总质量的18％，所述浓缩液的密度为1.10g/mL，采用离心式喷雾干燥器对浓缩液进行喷雾干燥，得到颗粒较细的木质素粉末，木质素提取率为88.0％，纯度为75％；得到的滤出液含碱，回用于纸厂制浆工段；
[0035] (3)对经步骤(1)得到的细小纤维洗涤后加入反应釜中，并加入浓度为30％的乙醇溶液和用量占细小纤维质量的8％的过氧化氢，使用硫酸做为酸度调节剂，控制反应pH为4，反应体系中液体与固体的质量比为5，在140℃条件下水热60min，水热处理后的细小纤维洗涤至中性后，采用离心机进行固液分离，得到浆料和溶液，所述浆料采用干燥机进一步干燥得到微晶纤维素成品，微晶纤维素得率为60％，聚合度为5000；所述溶液采用超重力蒸馏设备回收溶剂，其剩余液体回用于制浆工段。
[0036] 实施例3：
[0037] 采用本发明的方法从化机浆处理废液中提取木质素和微晶纤维素：
[0038] (1)采用化机浆处理废液为原料，其密度为1.08g/mL，pH值为10.5，其中固形物占所述化机浆处理废液总质量的18％，所述固形物中纤维占固形物总质量的55％，木质素占固形物总质量的20％，无机成分占固形物总质量的40％，化机浆处理废液经沉降20小时后由上层放出清液，清液经由15μm的预过滤器处理除去未沉降纤维后进入下一工段(2)；细小纤维经由底部出料口进入下一工段(3)；
[0039] (2)对经步骤(1)得到的清液采用超滤膜进行浓缩处理，所用超滤膜的分子量为3000，所述浓缩处理的温度为65℃，进膜压力为20bar，得到的浓缩液含有木质素，其中固形物占浓缩液总质量的17％，所述浓缩液的密度为1.09g/mL，采用离心式喷雾干燥器对浓缩液进行喷雾干燥，得到颗粒较细的木质素粉末，木质素提取率为86.5％，纯度为75％；得到的滤出液含碱，回用于纸厂制浆工段；
[0040] (3)对经步骤(1)得到的细小纤维洗涤后加入反应釜中，并加入浓度为25％的乙醇溶液和用量占细小纤维质量的5％的过氧化氢，使用硫酸做为酸度调节剂，控制反应pH为5，反应体系中液体与固体的质量比为4，在150℃条件下水热120min，水热处理后的细小纤维洗涤至中性后，采用离心机进行固液分离，得到浆料和溶液，所述浆料采用干燥机进一步干燥得到微晶纤维素成品，微晶纤维素得率为65％，聚合度为10000；所述溶液采用超重力蒸馏设备回收溶剂，其剩余液体回用于制浆工段。
[0041] 对比例：
[0042] 采用传统方法，从化机浆处理废液中提取木质素和微晶纤维素：
[0043] (1)采用化机浆处理废液为原料，其密度为1.08g/mL，pH值为10.5，其中固形物占所述化机浆处理废液总质量的18％，所述固形物中纤维占固形物总质量的55％，木质素占固形物总质量的20％，无机成分占固形物总质量的40％，化机浆处理废液经沉降10小时后由上层放出清液，清液经由5μm的预过滤器处理除去未沉降纤维后进入下一工段(2)；细小纤维经由底部出料口进入下一工段(3)；
[0044] (2)对经步骤(1)得到的清液采用纳滤膜进行浓缩处理，所用超滤膜的分子量为10000，所述浓缩处理的温度为50℃，进膜压力为10bar，得到的浓缩液含有木质素，其中固形物占浓缩液总质量的17％，所述浓缩液的密度为1.09g/mL，采用离心式喷雾干燥器对浓缩液进行喷雾干燥，得到颗粒较细的木质素粉末，木质素提取率为55.5％，纯度为50％；得到的滤出液含碱，回用于纸厂制浆工段；
[0045] (3)对经步骤(1)得到的细小纤维洗涤后加入反应釜中，使用硫酸做为酸度调节剂，控制反应pH为3，反应体系中液体与固体的质量比为4，在80℃条件下水热90min，水热处理后的细小纤维洗涤至中性后，采用离心机进行固液分离，得到浆料和溶液，所述浆料采用干燥机进一步干燥得到纤维素成品，纤维素得率为85％，未得到微晶纤维素，聚合度与原纸浆的聚合度比未有明显变化，所述溶液采用超重力蒸馏设备回收溶剂，其剩余液体回用于制浆工段。
[0046] 以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明
说明书内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。
