利用玉米苞皮一锅法制造纸浆的方法

摘要

本发明公开了一种利用玉米苞皮一锅法制造纸浆的方法，其特征在于，将新鲜玉米苞皮粉碎为长度小于1cm的丝状细纤维；将粉碎后的玉米苞皮置于反应器中被浓度为10‑20g/L的生物漆酶溶液刚好浸没，50‑60℃保持20‑24小时；加入体积为反应器中物料总体积10‑20％的H

说明书

技术领域

本发明涉及造纸技术领域，具体地指一种利用玉米苞皮一锅法制造纸浆的方法。

背景技术

农林废弃物玉米苞皮，也称玉米苞叶，是玉米果穗外部的包被部分，其纤维素含量高、组织结构紧密，纤维成份高且蜡质层厚，不易沤烂，还田后影响农作物根系发育，且影响耕种，所以不适合还田利用，因此大部分玉米苞皮被直接丢弃或就地焚烧，这不仅造成了资源的严重浪费，也造成了一定程度的环境污染。

随经济的发展，近年来我国环境污染加剧，特别是频发大气“雾霾”，严重影响了人们的生活和健康，所以国家严禁焚烧秸秆等农业生物废弃物，因此寻求综合友好利用这些废弃物成了当务之急。

研究表明玉米苞皮纤维形态与麦草类似，且其长度、强度较好，但脆性和收缩性较高，若能成功用于纸浆造纸，则可以大大增加其本身的附加值，还可在一定程度上缓解我国造纸纤维资源短缺的问题。传统造纸工艺在利用木质纤维时要经过备料、蒸煮、冷凝、洗浆、漂白等复杂工序，其中产生大量高浓度废水，因此造纸是一个高污染行业，若能开发出一种玉米苞皮制造纸浆的环保方法，则将创造出良好的经济、环境、资源效益。

发明内容

本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种工艺简单、污染小、成本低、纸浆白度高的利用玉米苞皮一锅法制造纸浆的方法。

本发明的技术方案为：一种利用玉米苞皮一锅法制造纸浆的方法，其特征在于，将新鲜玉米苞皮粉碎为长度小于1cm的丝状细纤维；将粉碎后的玉米苞皮置于反应器中被浓度为10-20g/L的生物漆酶溶液刚好浸没，50-60℃保持20-24小时；加入体积为反应器中物料总体积10-20％的H₂O₂、质量为反应器中物料总质量0.3-0.5％的MgSO₄以及3.0-5.0％的Na₂SiO₃，调节pH至9-10，保持体系pH不变在90-100℃下蒸煮漂白至玉米苞皮呈白色绒浆状；冷却后过滤冲洗，烘干即得到玉米苞皮白色纸浆。

优选的，步骤为：

a.将新鲜玉米苞皮剪成小段，放入粉碎机粉碎10-20S得到长度小于1cm的丝状细纤维；

b.将粉碎后的玉米苞皮平铺于反应器内，加入浓度为10-20g/L生物漆酶溶液至玉米苞皮刚好被完全浸没，在50-60℃下保持20-24小时；

c.反应器内加入体积为反应器中物料总体积10-20％的H₂O₂作为漂白剂、质量为反应器中物料总质量0.3-0.5％的MgSO₄以及质量为反应器中物料总质量3.0-5.0％的Na₂SiO₃作为稳定剂，用氢氧化钠调节pH至9-10，保持体系pH不变在90-100℃下进行蒸煮漂白2-3h，直至玉米苞皮呈白色绒浆状；

d.冷却后经100目过滤筛过滤，用清水冲洗3-5次，105℃下烘干即得到玉米苞皮白色纸浆。

进一步的，用氢氧化钠调节pH至9.5后在蒸煮漂白过程中间隔加入氢氧化钠保持体系pH不变。

进一步的，加入H₂O₂体积为反应器中物料总体积15-20％、MgSO₄质量为反应器中物料总质量0.4-0.5％以及Na₂SiO₃质量为反应器中物料总质量4.0-5.0％。

优选的，冷却后过滤得到的滤液，用于下次制造纸浆过程中的漂白液。

进一步的，当滤液作为下次制造纸浆中的漂白液时，将已经粉碎为长度小于1cm丝状细纤维的新鲜玉米苞皮置于反应器中被漂白液刚好浸没，50-60℃保持20-24小时；调节pH至9-10，保持体系pH不变在90-100℃下蒸煮漂白3-4h至玉米苞皮呈白色绒浆状；冷却后过滤冲洗，烘干即得到玉米苞皮白色纸浆。

本发明的有益效果为：

1.纸浆制造工艺中全无氯漂白已经成为漂白发展的必然趋势。H₂O₂漂白因具有漂白成本低、污染少、漂白浆洁净度高、白度稳定性好等优点，减少了废水的排放。在制浆造纸中应用生物漆酶在氧化降解木素方面的高选择性的特点进行预处理，能够有助于后续的漂白。

2.现有的造纸工艺中，蒸煮与漂白为分开的工序，蒸煮是将植物纤维原料转化为纸浆，漂白是将氧化性漂白剂破坏木素及有色物质的结构从而提高值得纯度与白度，二者均会产生高浓度废水，而本发明采用“一锅法”将蒸煮与漂白同时进行，工艺简单的同时无中间污染产物，漂白剂滤液还可以循环使用，而且初期备料过程仅粉碎即可，无废水产生，整个工艺成本低且环境友好。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例1

如图1所示，本发明利用玉米苞皮一锅法制造纸浆的方法，步骤为：

a.将新鲜未风干的绿色玉米苞皮剪成长度3-5cm小段，放入粉碎机粉碎10S，得到长度小于1cm的丝状细纤维；

b.将粉碎后的玉米苞皮平铺于反应器内(本发明使用的反应器为各类型平底可加热的容器即可)，反应器内加入浓度为20g/L生物漆酶水溶液至玉米苞皮刚好被完全浸没，体系在60℃下保持24小时；

c.反应器内加入体积为反应器中物料(即生物漆酶水溶液和浸入其中的玉米苞皮)总体积10％的H₂O₂作为漂白剂、质量为反应器中物料总质量0.3％的MgSO₄以及质量为反应器中物料总质量3.0％的Na₂SiO₃作为稳定剂，加入固体NaOH调节体系pH至9-10(本实施例优选pH＝9.5)，此时玉米苞皮呈黄色，100℃下进行蒸煮漂白2h，蒸煮漂白反应期间间断地向反应器中加NaOH，使反应环境保持在pH为9.5，直至玉米苞皮呈白色绒浆状；

d.冷却后经100目过滤筛过滤，用清水冲洗3-5次，105℃下烘干即得到玉米苞皮白色纸浆。

检测得到玉米苞皮白色纸浆的纸浆白度为73.4％。

实施例2

如图1所示，本发明利用玉米苞皮一锅法制造纸浆的方法，步骤为：

a.将新鲜未风干的绿色玉米苞皮剪成长度3-5cm小段，放入粉碎机粉碎15S，得到长度小于1cm的丝状细纤维；

b.将粉碎后的玉米苞皮平铺于反应器内(本发明使用的反应器为各类型平底可加热的容器即可)，反应器内加入浓度为10g/L生物漆酶水溶液至玉米苞皮刚好被完全浸没，体系在50℃下保持20小时；

c.反应器内加入体积为反应器中物料(即生物漆酶水溶液和浸入其中的玉米苞皮)总体积12％的H₂O₂作为漂白剂、质量为反应器中物料总质量0.4％的MgSO₄以及质量为反应器中物料总质量4.0％的Na₂SiO₃作为稳定剂，加入固体NaOH调节体系pH至9-10(本实施例优选pH＝9)，此时玉米苞皮呈黄色，95℃下进行蒸煮漂白2.5h，蒸煮漂白反应期间间断地向反应器中加NaOH，使反应环境保持在pH为9，直至玉米苞皮呈白色绒浆状；

d.冷却后经100目过滤筛过滤，用清水冲洗3-5次，105℃下烘干即得到玉米苞皮白色纸浆。

检测得到玉米苞皮白色纸浆的纸浆白度为70.1％。

实施例3

如图1所示，本发明利用玉米苞皮一锅法制造纸浆的方法，步骤为：

a.将新鲜未风干的绿色玉米苞皮剪成长度3-5cm小段，放入粉碎机粉碎20S，得到长度小于1cm的丝状细纤维；

b.将粉碎后的玉米苞皮平铺于反应器内(本发明使用的反应器为各类型平底可加热的容器即可)，反应器内加入浓度为12g/L生物漆酶水溶液至玉米苞皮刚好被完全浸没，体系在55℃下保持21小时；

c.反应器内加入体积为反应器中物料(即生物漆酶水溶液和浸入其中的玉米苞皮)总体积15％的H₂O₂作为漂白剂、质量为反应器中物料总质量0.5％的MgSO₄以及质量为反应器中物料总质量5.0％的Na₂SiO₃作为稳定剂，加入固体NaOH调节体系pH至9-10(本实施例优选pH＝10)，此时玉米苞皮呈黄色，90℃下进行蒸煮漂白3h，蒸煮漂白反应期间间断地向反应器中加NaOH，使反应环境保持在pH为10，直至玉米苞皮呈白色绒浆状；

d.冷却后经100目过滤筛过滤，用清水冲洗3-5次，105℃下烘干即得到玉米苞皮白色纸浆。

检测得到玉米苞皮白色纸浆的纸浆白度为69.3％。

实施例4

如图1所示，本发明利用玉米苞皮一锅法制造纸浆的方法，步骤为：

a.将新鲜未风干的绿色玉米苞皮剪成长度3-5cm小段，放入粉碎机粉碎10S，得到长度小于1cm的丝状细纤维；

b.将粉碎后的玉米苞皮平铺于反应器内(本发明使用的反应器为各类型平底可加热的容器即可)，反应器内加入浓度为16g/L生物漆酶水溶液至玉米苞皮刚好被完全浸没，体系在52℃下保持22小时；

c.反应器内加入体积为反应器中物料(即生物漆酶水溶液和浸入其中的玉米苞皮)总体积20％的H₂O₂作为漂白剂、质量为反应器中物料总质量0.35％的MgSO₄以及质量为反应器中物料总质量3.5％的Na₂SiO₃作为稳定剂，加入固体NaOH调节体系pH至9-10(本实施例优选pH＝9.8)，此时玉米苞皮呈黄色，100℃下进行蒸煮漂白2h，蒸煮漂白反应期间间断地向反应器中加NaOH，使反应环境保持在pH为9.8，直至玉米苞皮呈白色绒浆状；

d.冷却后经100目过滤筛过滤，用清水冲洗3-5次，105℃下烘干即得到玉米苞皮白色纸浆。

检测得到玉米苞皮白色纸浆的纸浆白度为74.5％。

实施例5

如图1所示，本发明利用玉米苞皮一锅法制造纸浆的方法，步骤为：

a.将新鲜未风干的绿色玉米苞皮剪成长度3-5cm小段，放入粉碎机粉碎16S，得到长度小于1cm的丝状细纤维；

b.将粉碎后的玉米苞皮平铺于反应器内(本发明使用的反应器为各类型平底可加热的容器即可)，反应器内加入浓度为15g/L生物漆酶水溶液至玉米苞皮刚好被完全浸没，体系在58℃下保持20小时；

c.反应器内加入体积为反应器中物料(即生物漆酶水溶液和浸入其中的玉米苞皮)总体积10％的H₂O₂作为漂白剂、质量为反应器中物料总质量0.45％的MgSO₄以及质量为反应器中物料总质量4.5％的Na₂SiO₃作为稳定剂，加入固体NaOH调节体系pH至9-10(本实施例优选pH＝9)，此时玉米苞皮呈黄色，92℃下进行蒸煮漂白2.5h，蒸煮漂白反应期间间断地向反应器中加NaOH，使反应环境保持在pH为9，直至玉米苞皮呈白色绒浆状；

d.冷却后经100目过滤筛过滤，用清水冲洗3-5次，105℃下烘干即得到玉米苞皮白色纸浆。

检测得到玉米苞皮白色纸浆的纸浆白度为68.4％。

实施例6

如图1所示，本发明利用玉米苞皮一锅法制造纸浆的方法，步骤为：

a.将新鲜未风干的绿色玉米苞皮剪成长度3-5cm小段，放入粉碎机粉碎20S，得到长度小于1cm的丝状细纤维；

b.将粉碎后的玉米苞皮平铺于反应器内(本发明使用的反应器为各类型平底可加热的容器即可)，反应器内加入浓度为20g/L生物漆酶水溶液至玉米苞皮刚好被完全浸没，体系在60℃下保持24小时；

c.反应器内加入体积为反应器中物料(即生物漆酶水溶液和浸入其中的玉米苞皮)总体积18％的H₂O₂作为漂白剂、质量为反应器中物料总质量0.3％的MgSO₄以及质量为反应器中物料总质量5.0％的Na₂SiO₃作为稳定剂，加入固体NaOH调节体系pH至9-10(本实施例优选pH＝10)，此时玉米苞皮呈黄色，90℃下进行蒸煮漂白3h，蒸煮漂白反应期间间断地向反应器中加NaOH，使反应环境保持在pH为10，直至玉米苞皮呈白色绒浆状；

d.冷却后经100目过滤筛过滤，用清水冲洗3-5次，105℃下烘干即得到玉米苞皮白色纸浆。

检测得到玉米苞皮白色纸浆的纸浆白度为75.3％。

实施例7

如图1所示，本发明利用玉米苞皮一锅法制造纸浆的方法，步骤为：

a.将新鲜未风干的绿色玉米苞皮剪成长度3-5cm小段，放入粉碎机粉碎12S，得到长度小于1cm的丝状细纤维；

b.将粉碎后的玉米苞皮平铺于反应器内(本发明使用的反应器为各类型平底可加热的容器即可)，反应器内加入浓度为10g/L生物漆酶水溶液至玉米苞皮刚好被完全浸没，体系在55℃下保持23小时；

c.反应器内加入体积为反应器中物料(即生物漆酶水溶液和浸入其中的玉米苞皮)总体积20％的H₂O₂作为漂白剂、质量为反应器中物料总质量0.4％的MgSO₄以及质量为反应器中物料总质量3.0％的Na₂SiO₃作为稳定剂，加入固体NaOH调节体系pH至9-10(本实施例优选pH＝9.2)，此时玉米苞皮呈黄色，94℃下进行蒸煮漂白2h，蒸煮漂白反应期间间断地向反应器中加NaOH，使反应环境保持在pH为9.2，直至玉米苞皮呈白色绒浆状；

d.冷却后经100目过滤筛过滤，用清水冲洗3-5次，105℃下烘干即得到玉米苞皮白色纸浆。

检测得到玉米苞皮白色纸浆的纸浆白度为88.1％。

实施例8

如图1所示，本发明利用玉米苞皮一锅法制造纸浆的方法，步骤为：

a.将新鲜未风干的绿色玉米苞皮剪成长度3-5cm小段，放入粉碎机粉碎18S，得到长度小于1cm的丝状细纤维；

b.将粉碎后的玉米苞皮平铺于反应器内(本发明使用的反应器为各类型平底可加热的容器即可)，反应器内加入浓度为15g/L生物漆酶水溶液至玉米苞皮刚好被完全浸没，体系在50℃下保持22小时；

c.反应器内加入体积为反应器中物料(即生物漆酶水溶液和浸入其中的玉米苞皮)总体积15％的H₂O₂作为漂白剂、质量为反应器中物料总质量0.5％的MgSO₄以及质量为反应器中物料总质量4.0％的Na₂SiO₃作为稳定剂，加入固体NaOH调节体系pH至9-10(本实施例优选pH＝9.5)，此时玉米苞皮呈黄色，100℃下进行蒸煮漂白3h，蒸煮漂白反应期间间断地向反应器中加NaOH，使反应环境保持在pH为9.5，直至玉米苞皮呈白色绒浆状；

d.冷却后经100目过滤筛过滤，用清水冲洗3-5次，105℃下烘干即得到玉米苞皮白色纸浆。

检测得到玉米苞皮白色纸浆的纸浆白度为77.4％。

当步骤d中冷却后过滤得到的滤液作为下次制造纸浆的漂白液时：

实施例9

将实施例1中步骤d的滤液作为本实施例漂白液

将已经粉碎为长度小于1cm丝状细纤维的新鲜玉米苞皮平铺于反应器中，被漂白液刚好浸没，50℃保持20小时，加入氢氧化钠调节pH至9，90℃下蒸煮漂白3h至玉米苞皮呈白色绒浆状，蒸煮漂白过程中间隔加入氢氧化钠保持体系pH＝9；冷却后经100目过滤筛过滤，用清水冲洗3-5次；105℃下烘干即得到玉米苞皮白色纸浆。

检测得到玉米苞皮白色纸浆的纸浆白度为61.6％。

实施例10

将实施例3中步骤d的滤液作为本实施例漂白液

将已经粉碎为长度小于1cm丝状细纤维的新鲜玉米苞皮平铺于反应器中，被漂白液刚好浸没，60℃保持24小时，加入氢氧化钠调节pH至10，100℃下蒸煮漂白3.5h至玉米苞皮呈白色绒浆状，蒸煮漂白过程中间隔加入氢氧化钠保持体系pH＝10；冷却后经100目过滤筛过滤，用清水冲洗3-5次；105℃下烘干即得到玉米苞皮白色纸浆。

检测得到玉米苞皮白色纸浆的纸浆白度为58.3％。

实施例11

将实施例5中步骤d的滤液作为本实施例漂白液

将已经粉碎为长度小于1cm丝状细纤维的新鲜玉米苞皮平铺于反应器中，被漂白液刚好浸没，55℃保持22小时，加入氢氧化钠调节pH至9.5，95℃下蒸煮漂白4h至玉米苞皮呈白色绒浆状，蒸煮漂白过程中间隔加入氢氧化钠保持体系pH＝9.5；冷却后经100目过滤筛过滤，用清水冲洗3-5次；105℃下烘干即得到玉米苞皮白色纸浆。

检测得到玉米苞皮白色纸浆的纸浆白度为60.1％。