從植物體中提取纖維的綠色工藝的制作方法

專利名稱：從植物體中提取纖維的綠色工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種分段式的從植物原料中高效、高收率提取纖維的綠色工藝。其流 程是先用石灰水(或電石渣水溶液)或稀堿液浸潤或/和浸泡植物原料，再進行蒸或煮，最 后打漿或爆破噴放、洗漿得到纖維。本發明還可以綜合開發利用木質素和提取液，實現植物 體的全價開發。
背景技術：
纖維的最重要用途是造紙，紙是國民生產生活中的必需品。統計數據顯示，我國紙 與紙板的消費量由1994年的2430萬噸增加到2004年的5440萬噸，占世界總消費量的比例 由9. 1 %提高到13. 2%。2006年我國紙與紙板消費總量為6600萬噸，進口量3216萬噸，年 增長率11. 3%位居世界第二位，僅次于美國。2008年全國紙及紙板消費總量為7935萬噸， 人均年消費量為60千克(13. 28億人)，進口量358萬噸。2000 2008年，紙及紙板生產 量年均增長12. 78%，消費量年均增長10. 48%。2008年比2000年生產量增長161. 64%, 消費量增長121. 96%。，位居世界前列，近年來仍呈現增長趨勢。纖維在另一個潛在的應用領域——水解合成葡萄糖再發酵成酒精或其他有機物， 作為化工原料和車用燃料等潛力巨大。因此，發明低成本、高收率的纖維清潔提取技術，著 眼于植物體的全價開發利用，具有巨大的社會效益、經濟效益、生態效益。石灰法造紙是我國古代的四大發明之一，其工藝流程為①切料--^②洗
滌--^③浸石灰水--^④蒸煮--^⑤舂搗--^⑥打漿--^⑦抄紙--^⑧曬
紙--^⑨揭紙。但由于石灰水浸泡工藝效率低、耗時長、纖維質量差、耗水量大、難以大規
模生產，已被現有制漿工藝取代。燒堿法或硫酸鹽法是目前造紙工業普遍采用的方法，燒堿作為纖維提取過程中的 常用化工原料，在制漿原料蒸煮過程中可有效促進纖維素與木質素的堿解分離。在燒堿法 制漿過程中，燒堿的濃度為5% 15%，堿的添加量為制漿干料的17%左右；在硫酸鹽法制 漿中，不但大量耗堿，而且還需添加大量的硫化鈉、蒽醌等助劑。兩種工藝都存在著纖維得 率低、物耗能耗大、“三廢”嚴重的問題。造紙黑液中相當量的木質素、水解的纖維素、半纖維 素、蛋白質、糖、單寧、核酸、鉀鹽等有用的物質沒有被很好的利用而違規排放，雖現有大型 制漿廠通過濃縮、焚燒，苛化法回收套用堿，雖部分解決了制漿黑液的污染問題，但浪費了 大量資源，且設備投資大、成本高、能耗大，同時產生含有二氧化碳、氮氧化物、二氧化硫、二 噁英等廢氣和含有大量的木質素、水解的纖維素、半纖維素、蛋白質、糖、單寧、核酸、鉀鹽等 的洗滌廢水以及夾帶大量殘堿、硫化堿、硅鋁酸鹽等以碳酸鈣為主的白泥廢渣等，導致了嚴 重的環境污染。現有造紙工藝的原料，例如竹子、木材等纖維提取工藝一般是采取用10% 20% 的堿與硫化鈉混合，在液比為1 2.4條件下，升壓至0.510^(溫度約1 50°C)蒸煮4小時 左右再進行磨漿、漂漿得到粗漿，通常用2 3噸的折干原料才能得到1噸纖維漿，總折百 耗堿量約為0. 67 0. 9噸。
以木材為原料的制漿工藝中，化工原料一般占其原料成本的20% 30%，燒堿是 主要成本構成；而以植物秸稈等非木材為原料的制漿工藝中堿占其成本的40% 50%。大 量堿的使用會造成纖維素和木質素的破壞，導致原材料消耗偏高，不但增加了制漿成本，也 產生了大量高濃度的制漿黑液。制漿黑液需消耗大量的酸才能回收木質素，且產生大量H2S 等惡臭物質，難以資源化利用。黑液中的木質素也很難被微生物降解，高濃度的鈉離子和 S2_也不利于生化處理。曾有人將制漿黑液直接或濃縮作為肥料，但黑液中無機鹽含量高， 易造成土壤板結和鹽堿化，特別是大量鈉離子的存在會影響植物對鉀的吸收和植物的正常 生長，因此作為肥料存在很大的問題，將制漿黑液酸化后提取木質素，但由于大量的硫化物 和無機鹽的存在使得處理過程中臭味大，環境污染嚴重。因此，如能用石灰(或電石渣)替 代常用的燒堿和硫化鈉，盡可能借用現有的制漿設備，低污染、高效率、高收率的獲得纖維， 并將纖維提取液作為生物營養源廣泛利用，則意義重大。針對現有制漿工藝的不足，本發明人進行了深入細致的研究。通過實驗發現，造成 現有纖維提取工藝原料損耗大、纖維提取率低、質量差、性能波動大的最主要原因是堿過量 以及長時間高溫蒸煮所造成的纖維、木質素等有效成份的大量破壞。因此，如何有效降低用 堿量和堿濃度，避免使用硫化鈉、蒽醌等助劑，嘗試用石灰水(或電石渣水溶液)或低濃度 的燒堿溶液高收率獲取纖維，避免提取液中大量無機鹽對生物正常生長的影響，實現植物 體的全價開發和綜合利用是我們的主攻方向。

發明內容
本發明人通過長時間的反復實驗摸索，發明了一種分段式的用石灰(或電石渣) 替代燒堿或用少量的燒堿，從植物原料中高效、高收率提取纖維的綠色工藝。其流程是先用 石灰水(或電石渣水溶液)或稀堿液浸潤或/和浸泡植物體，不使用硫化物、蒽醌等助劑， 再蒸或煮，最后打漿或爆破噴放、洗漿提取纖維。本發明克服了傳統工藝制漿耗時長、效率低、規模小等缺點，可以充分的利用現有 制漿設備大規模、低成本、高效、高收率的獲得纖維，減輕了提取液中無機鈉鹽對生物生長 的干擾，使提取液作為生物營養源成為可能，實現植物體的全價開發和綜合利用的目標。本發明人通過實驗發現，造成現有纖維提取工藝原料損耗大、纖維提取率低、強度 差、性能波動大的最主要原因是堿過量、過濃、堿性強、堿滲透和分布不均勻以及長時間高 溫蒸煮，造成的纖維、木質素等有效成份的大量溶解破壞。因此，克服上述弊端的較好的選 擇就是用石灰(或電石渣)替代燒堿或只用低濃度的燒堿預處理植物體。本發明人通過反復實驗探索以及對現有制漿工藝深入分析和研究發現，現有制漿 工藝采取將較濃的堿溶液和造紙原料直接混合長時間高溫蒸煮的方式分離纖維，容易造成 堿液和制漿原料無法均勻混合，導致原料表面和局部堿液過濃，未使堿液充分滲透和擴散， 體系就被迅速加熱到較高溫度，使得纖維素、木質素及其它有機成份大量被破壞，造成纖維 和木質素分解不完全，導致堿耗物耗偏高，黑液增多，纖維性能波動大、得率低。一個合理的技術思路是利用石灰水(或電石渣水溶液)的堿性強度適中及氫氧化 鈣在室溫下溶解度比加熱狀況時更大的特點，先用石灰水(或電石渣水溶液)使造紙原料 在常溫下充分的潤濕或/和滲透，或用稀堿浸潤或/和浸泡植物體，使堿均勻、充分、適量的 吸附和擴散到植物體中，再通過蒸或煮，破壞木質素與纖維素的結合，最后打漿或爆破噴放分離出纖維素和木質素，而其它植物組分則留在提取液中，故其可作生物體的營養液使用。 鈣法提取液中少量的鈣離子對生物的生長是有益的，必要時可通二氧化碳或加碳酸氫銨等 形成沉淀析出。新工藝燒堿法提取液中鈉離子含量大幅降低，避免了硫化鈉、蒽醌等污染性 助劑的使用，提取液直接或通過膜分離去除大部分鈉離子后可作為生物營養源使用，制成 液態或固態有機肥。根據上述創想，本發明人通過反復的實驗探索和條件優化，終于在各種制漿原料 中找到了實現上述創想的最佳工藝條件，達到了減少用堿量或用石灰(或電石渣)和廢棄 的秸稈開發高附加值的纖維、木質素和生物營養液的植物體全價開發的目的。本發明方法可以采用如下具體實施方案一種以非木材(可主要用鈣法制漿)或木材(燒堿法效率更高)為原料提取纖維 的綠色工藝，它包括如下步驟將原料和石灰(或折合相同氧化鈣量的電石渣)按100 8的投料比，常溫下在 適量的水中進行預處理時間一定，然后在160°C左右直接蒸煮或濾出汽蒸，再取出打漿或直 接爆破噴放、洗漿、濾出得到粗纖維。浸泡液提取木質素后可以再次套用打漿或直接作為生 物營養源，打磨洗漿濾出液循環洗滌達到一定濃度的漂洗黑液可以進一步提取木質素，剩 下的液體可直接作為液態肥或制成固態有機肥。在優選的具體實施方案中，本發明工藝包括如下步驟將制漿原料浸泡于3 30倍(優選10倍左右)重量的水。對鈣法而言，石灰(或 折合相同氧化鈣量的電石渣)的用量為干原料的5% 100%，優選6% 20%，常溫下浸 潤或/和浸泡0. 5 1000小時，優選4 100小時；對新工藝燒堿法而言，燒堿的用量為原 料的5% 20%，優選5% 18%，常溫下浸潤或/和浸泡0. 5 100小時，優選4 50小 時。(浸泡時，若增加攪拌操作或選擇熱浸泡，可明顯縮短浸泡時間。)將浸泡物料帶壓蒸 煮或濾出汽蒸，加熱溫度為100 180°C，優選120 150°C，壓力為0. 1 0. 8MPa，優選為 0. 19 0. 5Mpa，汽蒸或蒸煮時間為0. 5 7小時，優選為1 4小時，然后取出置于清水或 前批漂洗黑液中打磨、清洗，即得到粗纖維。更優選的具體實施方案中，本發明工藝包括如下步驟將制漿原料浸泡于10倍左右重量的水，加入石灰(或折合相同氧化鈣量的電石 渣)的量為干料的為6% 20%，或加入氫氧化鈉的量為干料的5% 18%，在常溫下浸潤 或/和浸泡5 30小時。(浸泡時，若增加攪拌操作，可明顯縮短浸泡時間。)浸泡原料帶 壓蒸煮或濾出汽蒸，加熱溫度為120 150°C，壓力為0. 19 0. 5Mpa，汽蒸加熱時間為1 4小時，然后取出置于清水或前批漂洗黑液中打磨、清洗，即得到粗纖維。在本發明中，石灰水(或電石渣水溶液)或稀堿溶液以剛好浸沒植物原料為佳，濾 出的浸泡液或蒸煮液套用于下一批原料浸泡處理時，根據需要補加的水和堿。浸泡液可多 次循環浸泡，或提取出木質素后用于打漿或洗漿。在本發明工藝用于制漿工藝時，造紙原料和石灰水(或電石渣水溶液)或稀堿溶 液的液比以剛好浸沒為佳，根據工廠實際情況也可采用循環噴灑浸淋的方式(液比可以降 低)。對于鈣法制漿，根據制漿原料的不同，石灰(或折合相同氧化鈣量的電石渣)的用量 為干料的5% 100%，優選6% 20%，常溫下浸潤或/和浸泡0. 5 1000小時，優選4 100小時。對于堿法制漿，根據原料的不同，燒堿的用量為干料的5% 20%，優選為5% 18%，常溫下浸潤或/和浸泡0. 5 100小時，優選4 50小時。(浸泡時，若增加攪拌操 作或選擇熱浸泡，可明顯縮短浸泡時間。)浸泡物料直接帶壓蒸煮或濾出汽蒸，加熱溫度為 100 180°C，優選為120 150°C，壓力為0. 1 0. 8MPa，優選為0. 19 0. 5Mpa，進行造紙 時，汽蒸或蒸煮后的原料，進行打漿或爆破噴放、洗漿、選漿等操作。本發明工藝最適合使用的是非木材原料，例如植物秸稈(諸如小麥、水稻、玉米、 大豆、高粱、棉花等農作物秸稈以及龍須草、甘蔗渣、蘆葦、椰殼等)，竹子等所有可用于制漿 的非木材原料，本發明工藝優選小麥秸稈、水稻秸稈、大豆秸稈、竹子、龍須草、甘蔗渣、蘆葦 和椰殼等。實驗證實，通過對浸泡液的重復利用，本發明工藝每噸纖維消耗的石灰(或折合 相同氧化鈣量的電石渣)的當量僅為現有工藝耗堿當量的1/3 1/2，且不使用硫化物、蒽 醌等助劑。本發明工藝中每噸干秸稈只需要75Kg左右的石灰(或折合相同氧化鈣量的電 石渣)，粗漿得率在70%以上，細漿得率在60%左右，植物體中95%以上的纖維和木質素被 提取。石灰水(或電石渣水溶液)或稀堿浸潤或/和浸泡的預處理方法，可使堿液充分滲 透和擴散到原料中，蒸或煮后的造紙原料很容易加水打磨或直接爆破噴放成漿。如果采取 的是汽蒸的方式分離纖維，則浸泡液可補加石灰(或電石渣)或燒堿后多次套用。打漿漂 洗液也可以反復數十次套用至較高濃度。由此很好的解決了原有造紙工業中黑液不能套 用、耗水量大、大量黑液難以處理的技術難題，且處理過程中臭味小，漂洗液顏色淺，簡化了 漂白工藝。本發明提取液冷卻后可用很好的酸中和即可，也可直接作為有機肥，或提取木質 素后再制成有機肥。經實驗表明中和后的提取液可直接作為無土栽培的營養液和土培實驗 的灌溉液，植物和藻類生長良好，而同樣情況現有制漿工藝黑液中和后卻很難使植物存活， 證明石灰水(或電石渣水溶液)替代燒堿和直接用低濃度的燒堿且未添加硫化物的提取 液都是很好的生物養料，完全可能開發為植物全價營養液或固態有機肥，可避免焚燒產生 大量二氧化碳、氮氧化物、二噁英等污染物，減少有機磷、有機氮、鉀等寶貴資源和能源的浪 費，實現資源的循環利用。綜上所述，采用本發明方法制漿，不但可以大大降低投資和制漿的原料和能耗成 本，還可以大幅提高纖維得率，所得廢液可以作為肥料回施于莊稼等植物促進其生長，達到 節能降耗、清潔生產，植物全價利用的目的，可以形成很好的農業工業化，工業農業化的生 態產業循環經濟模式。用本發明工藝制得的纖維，性價比是現有工藝無法比擬的，如用秸稈 每生產1噸紙漿不考慮木質素和提取液的附加值，其成本僅為現有工藝成本的1/5 1/10。 提取液在提取高價值的木質素后還可以作為肥料或用于產生沼氣，不但能減少處理黑液的 巨大成本以及處理過程中造成得大量污染，而且促進了資源的合理與循環利用，可從中獲 取更好的收益，因此其經濟、社會、生態效益不可估量。該分段式工藝的優點是可用石灰水(或電石渣水溶液)浸泡或蒸煮植物體，不但 能大大節省堿量，降低加熱溫度，縮短加熱時間，高效、高收率獲取纖維，而且避免了使用硫 化物、蒽醌等高污染性助劑所帶來的二次污染。用稀堿同樣的方式處理也可以得到類似的 結果。這兩種方法的浸泡液、洗滌液都可以循環或/和交叉套用，進而簡便的獲得高濃度的 液態或固態有機肥。并且整個纖維提取和母液處理過程中臭味小，能耗低，用水量小，環境 友好。
總之，本發明工藝具有投資少、見效快、高效節能、清潔環保的特點，具有廣泛巨大 的推廣應用價值，為生物質的全價開發和綜合利用開辟了一條最有利用價值的新途徑。
具體實施例方式本發明可用下文中的非限定性實施例作進一步的說明。對照例1(龍須草制漿)將40g固體燒堿溶于700克水中，加入300g龍須草(水分10. 2% )，加入蒸煮鍋 中，密閉加熱升溫蒸煮。由室溫升溫至80°C，時間lh ；由80°C升溫至130°C，時間2h ； 130°C 保溫1.5h;由130°C升溫至168°C，時間lh ;168°C保溫2h。蒸煮結束后降溫泄壓，出料，蒸 煮料液除去黑液后進行打漿、洗漿、過濾，在105°C下烘至恒重，得到135g粗纖維，纖維得率 為 50. 1%。一、鈣法制漿實施例1 (麥草制漿)試驗一將0. 378g固體氧化鈣溶于150克水中，加入5g麥草(水分8. 3% )，常溫 下浸泡0. 5小時后，加入高壓釜中密閉加熱升溫蒸煮。由室溫升溫至150°C，時間lh ；150°C 保溫2h;蒸煮結束后降溫泄壓，出料，蒸煮料液直接進行打漿、洗漿、過濾，在105°C下烘至 恒重，得到3. 42g粗纖維，粗纖維得率為74. 6%，經40目篩子篩選后得篩渣0. 60g，篩渣率 為17. 5%，細漿得率為61. 5%。試驗二 將0. 378g固體氧化鈣溶于150克水中，加入5g麥草(水分8.3% )，常 溫下浸泡24小時后，加入高壓釜中，密閉，加熱升溫蒸煮。由室溫升溫至150°C，時間lh; 150°C保溫2h ；蒸煮結束后降溫泄壓，出料，蒸煮料液直接進行打漿、洗漿、過濾，在105°C下 烘至恒重，得到3. 8g粗纖維，粗纖維得率為82. 8 %，經40目篩子篩選后得篩渣1. 0g,篩渣 率為26. 3%，細纖維得率為61.0%。實施例2 (竹子制漿)試驗一用石灰水預浸泡竹子40小時，經適當研磨后再用NaOH溶液二次浸泡后， 再汽蒸打漿洗滌，得到粗漿。粗漿得率為70%，卡伯值為50. 51。試驗二 用石灰水預浸泡竹子40小時，經適當研磨后再用石灰水二次浸泡40小 時，再用高壓鍋汽蒸，打漿洗滌，得到粗漿。粗漿得率為71.9%，卡伯值為58. 15。實施例3 (木材制漿)用60°C的石灰水預浸木材20小時，經適當研磨后在石灰水中浸泡20小時，再用高 壓釜(160°C)蒸煮4小時，最后打漿洗滌得到粗纖維，粗纖維得率為65.7%，纖維提取率在 95%以上。二、燒堿法制漿實施例1 (常溫攪拌稻草制漿)將10g稻草(水分9% )在60°C的1. 5% NaOH溶液中攪拌浸泡12小時，濾出、打 漿、洗漿、過濾，得到6. 2g粗纖維，粗纖維得率為68. 1%。實施例2 (龍須草循環套用燒堿法制漿)試驗一將300g龍須草(水分10. 2% )、在3000ml 1.0% NaOH溶液中常溫浸泡 6小時后濾出，在0. 19MPa，118°C條件下汽蒸2小時后取出打磨、洗漿、濾出，在105°C下烘至恒重，得到1 44g粗纖維，纖維得率為53.5%，纖維的提取率在95%以上。粗纖維打漿、 抄紙成型等操作，最后檢測紙張性能。紙張性能如下抗張指數38. 86 N.m/g，撕裂指數 15. 77mN. m2/g，耐破指數 4. 03kPaXm2/g,耐折度 49 次。試驗二 將300g龍須草(水分10. 2% )于試驗一中所剩的浸泡液約2500ml (殘 余堿含量約為0. 65% )補水補堿至3000ml 1. 0%的NaOH溶液中常溫浸泡6小時后濾出， 在0. 19MPa，118°C條件下汽蒸2小時后取出打磨、洗漿、濾出，在105°C下烘至恒重，得到 149. 4g粗纖維，纖維得率為55.5%。粗纖維打漿、抄紙成型等操作，最后檢測紙張性能。紙 張性能如下抗張指數37. 86N. m/g,撕裂指數14. 77mN. m2/g,耐破指數3. 93kPaXm2/g,耐折 度47次。試驗三將300g龍須草(水分10. 2% )于試驗二中所剩的浸泡液約2500ml (殘 余堿含量約為0. 6% )補水補堿至3000ml 1. 0%的NaOH溶液中常溫浸泡6小時后濾出，在 0. 19MPa, 118°C條件下汽蒸2小時后取出打磨、洗漿、濾出，在105°C下烘至恒重(約需10小 時)，得到143g粗纖維，纖維得率為53. 1 %。粗纖維打漿、抄紙成型等操作，最后檢測紙張性 能。紙張性能如下抗張指數37. 66N. m/g,撕裂指數14. 57mN. m2/g，耐破指數3. 73kPaXm2/ g，耐折度46次。試驗四常溫浸泡液套用 實施例3 (龍須草交叉循環套用燒堿法制漿)將300g龍須草(水分10. 2% )浸泡于提取液中(浸泡后的提取液大部分被干料 吸收，且其pH為6. 8 7. 2，大大簡化了后處理過程)，再置于1.0% 3000mlNa0H溶液中浸 泡6小時，濾出在0. 19MPa，118°C條件下汽蒸2小時，打磨、洗漿得到150g粗纖維，粗纖維得 率為55.7%，纖維的提取率在95 %以上。本工藝打漿液、洗滌液或提取木質素后的殘液可套用到前工段10次以上，直到洗 脫效果很差為止。中和后的黑液直接作為無土栽培的營養液和土培實驗的灌溉液，植物和 藻類生長良好，同樣情況下現有造紙工藝黑液中和后卻很難使植物存活，證明耗堿量大為 降低和未添加硫化物的本發明工藝黑液是很好的養料，可開發為植物全價營養液或固態有 機肥。實施例4 (麥草熱浸泡及循環套用燒堿法制漿)
試驗一將15g麥草(水分8. 3% )在60°C的150ml 1. 0%的堿液中浸泡6小時 后濾出，在0. 19MPa, 118。C條件下汽蒸2小時，濾出打磨、洗漿，在105。C下烘至恒重，得到 8. 64g粗纖維，粗纖維得率為62. 8%，其中濾渣僅占2. 3% —2. 9%。試驗二 將15g麥草(水分8. 3% )于試驗一中所剩的浸泡液約86ml (殘余堿含 量約為0. 42% )補水補堿至150ml 1. 0%的NaOH溶液浸泡，在60°C的水浴中浸泡6小時后 濾出，在0. 19MPa, 118 °C條件下汽蒸2小時后取出打磨、洗漿、濾出，在105°C下烘至恒重，得 到8. 65g粗纖維，粗纖維得率為62. 9%，其中濾渣僅占2. 3% —6. 7%。試驗三將15g麥草(水分8. 3% )于試驗二中所剩的浸泡液約85ml (殘余堿含 量約為0. 48% )補水補堿至150ml 1. 0%的NaOH溶液浸泡，在60°C的水浴中浸泡6小時后 濾出，在0. 19MPa, 118°C條件下汽蒸2小時后取出打磨、洗漿、濾出，在105°C下烘至恒重，得 到9. 57g粗纖維，粗纖維得率為69.5%，其中濾渣占15% —22%。試驗四將15g麥草(水分8. 3% )于試驗三中所剩的浸泡液約86ml (殘余堿含 量約為0. 5% )補水補堿至150ml 1. 0%的NaOH溶液浸泡，在60°C的水浴中浸泡6小時后 濾出，在0. 19MPa, 118°C條件下汽蒸2小時后取出打磨、洗漿、濾出，在105°C下烘至恒重，得 到9. 28g粗纖維，粗纖維得率為67.4%，其中濾渣占41%—54%。濾渣含量偏高，可不再套 用。浸泡后及循環洗滌的液體可加酸酸化提取淡黃色木質素。打漿液、洗滌液或提取木質 素后的殘液可以套用到前工段的洗滌10次以上，直到洗脫效果很差為止。實施實例4的相關數據總結如下 實施例5 (楠竹制漿)試驗一將500g楠竹(水分13. )、在3500ml 2. 5% NaOH溶液中浸泡38小時 后濾出，在0. 19MPa，118°C條件下汽蒸3小時后取出打磨、洗漿、濾出，在105°C下烘至恒重 (約需10小時)，得到273g粗纖維，纖維得率為62. 8%，纖維的提取率在95%以上。粗纖 維打漿、抄紙成型等操作，最后檢測紙張性能。紙張性能如下打漿度SR 50，卡伯值118. 5， 抗張指數 /N m g-1 44. 8，撕裂指數 /mN m2 g—1 7. 2，耐破指數 /kPa m2 g—1 3. 0。試驗二 將500g楠竹(水分13. )在3500ml 1. 5% NaOH溶液中浸泡8小時后 在0. 19MPa，118°C條件下蒸煮2小時后取出打磨、洗漿、濾出，在105°C下烘至恒重(約需10 小時)，得到28lg粗纖維，纖維得率為64. 7%，纖維的提取率在95%以上。粗纖維打漿、抄紙成型等操作，最后檢測紙張性能。打漿度SR 47，卡伯值112. 3，抗張指數/N m g-1 46. 4， 撕裂指數 /mN m2 g-1 6. 8，耐破指數 /kPa m2 g—1 3. 1。實施例6 (木材制漿)將100g松木(已烘干)在NaOH溶液(30gNa0H、600ml水)常溫下浸泡6小時后， 在150 170°C條件下蒸煮3小時后取出打磨、洗漿、濾出，在105°C下烘至恒重(約需10 小時)，得到47. 4g粗纖維，纖維得率為47. 4%，纖維的提取率在90%以上。粗纖維打漿、抄 紙成型等操作，最后檢測紙張性能。紙張性能如下打漿度SR 50，卡伯值98. 7，抗張指數/ N m g—1 52. 8，撕裂指數 /mN m2 g—1 15. 2，耐破指數 /kPa m2 g—1 3. 4。
權利要求
一種分段式的從植物原料中提取纖維的綠色工藝，該工藝包括如下步驟將植物原料用石灰水，或電石渣水溶液，或稀堿浸潤或/和浸泡一定時間，再加壓蒸或煮，最后打磨或爆破噴放、洗漿得到纖維。
2.根據權利要求1所述的工藝，其浸潤或/和浸泡時間和堿濃度及堿量要求為將各種制漿原料浸潤或/和浸泡于干料重量的5% 100%的石灰水中，在常溫或熱水 下浸泡1000小時以內；或浸潤或/和浸泡于0. 5 100倍重量的濃度低于20w/v%的稀堿 中，在常溫或熱水下浸泡浸泡100小時以內，若浸泡過程中進行攪拌或料液泵打循環，效果 更好。
3.根據權利要求1所述的工藝，其蒸或煮的技術要求為將所述原料浸潤或/和浸泡后的植物體濾出后加壓汽蒸或不過濾蒸煮，汽蒸或蒸煮溫 度為100°C 180°C，壓力為0. 1 0. 8MPa，時間為0. 5 7小時；長時間浸泡后的植物體 可以直接打漿，省去蒸煮。
4.根據權利要求1所述的工藝，其中浸泡濾出液和打漿液或/和交叉套用于下一批原 料浸泡處理，打磨洗漿濾出的漂洗黑液經中和提取木質素，剩下的液體可作為打漿清洗液 套回浸泡或打漿工序，或作為植物、微生物和藻類等生物的營養源循環利用，或制成液態肥 或固態有機養料。
5.根據權利要求1 4之任一的工藝，其中所述的植物原料是竹子、植物秸稈小麥、 或水稻、或玉米、或大豆、或高粱、或棉花等農作物秸稈、或龍須草、或甘蔗渣、或蘆葦、或椰冗等。
全文摘要
本發明涉及一種分段式的從植物原料中高效、高收率提取纖維的綠色工藝。其流程是先用石灰水(或電石渣水溶液)或稀堿浸潤或/和浸泡植物原料，再進行蒸或煮，最后打漿或爆破噴放、洗漿得到纖維。本發明還可以綜合開發利用木質素和提取液，實現植物體的全價開發。本工藝提取液可以作為植物、微生物和藻類等生物的營養源循環利用，突破了綠色和生態產業的關鍵技術瓶頸，對循環經濟、可持續發展戰略，從生物質獲得能源、新材料、生物營養源等具有重大的理論和應用價值，極其廣泛深遠的社會效益、經濟效益和生態效益。
文檔編號D21C11/04GK101899794SQ20091008501
公開日2010年12月1日 申請日期2009年5月27日 優先權日2009年5月27日
發明者萬鵬, 周鳴鳴, 孫瑞, 尹應武, 張雙艷, 張玉娟, 張玲燕, 樊小林, 紀桂鵬, 茍朝英 申請人:北京英力和泓新材料技術有限公司