一种提高棉秆化机浆滤水性的方法与流程

本发明属于制浆造纸领域，特别涉及一种提高棉秆化机浆滤水性的方法。

背景技术：

1、棉秆是棉花生产的联产品，如折合成木材，则与我国常年的森林采伐量持平，由此可见产量丰富。我国重要的产棉区的棉秆产量逐年提高，棉秆用于工业化生产的产品，多用于本色浆抄造的纸和纸板。但由于棉秆皮部含有大量果胶质、杂细胞、腐朽物混杂在一起，全棉秆的化学成分中果胶及抽出物含量均为杨木的1-3倍，而果胶质是一种呈酸性、高聚合度的胶状碳水化合物复合体，其主要成分是果胶酸及其衍生物，果胶酸是半乳糖醛酸，棉秆制备化机浆过程中所分散或者溶出的聚半乳糖醛酸是产生阴离子垃圾的主要来源，这些带负电荷的聚半乳糖醛酸和抽出物的阴离子垃圾进入抄纸系统会显著影响纸浆的滤水性能，并且，难以在制浆过程中彻底脱除，使得棉秆化机浆抄纸时单程留着率低，滤水性差直接影响浆料洗涤、浓缩和置换漂白、纸机车速，从而影响造纸企业经济效益。

2、目前，改善纸浆滤水性的方法是通过化学方法和生物方法改善纸浆的滤水性能，其中，化学方法是通过向纸浆中加入化学助留助滤剂引起纸浆的絮凝，以达到提高纸浆留着率和改善纸浆滤水性能的目的。主流的化学助留助滤剂包括阳离子淀粉及硅铝胶微粒体系、膨润土、聚丙烯酰胺高分子聚合物等。lars wagberg和xiao ping zhao[wagberg l,zhao xiaoping,et al.eeffects of retentionaids on retention and dewatering ofwheat-straw pulp[j].tappi j,1990,73(4):177-182]等人对麦草浆四种不同的助留体系进行了研究:单元阳离子聚丙烯酰胺助留体系和三种双元助留体系(阳离子聚丙烯酰胺和膨润土；阳离子淀粉和阴离子硅溶胶；阳离子淀粉和氢氧化铝沉淀)。结果表明，双元助留体系比单元助留体系助留效果更好。两种加有阳离子淀粉的体系在提高助留效果的同时,麦草浆的滤水性也提高了。虽然有许多化学助剂可以提高纸浆在网上成形区的脱水速率，但是化学助剂会引起纤维悬浮液的纤维产生絮聚，从而使纸幅的匀度恶化，也会造成纸幅在网上高压差脱水段的干度及纸幅进烘缸时干度下降。用生物酶处理草浆，可在改善浆料滤水性的同时获得其他方法难以达到的效果。近年来，生物技术在造纸工业的应用已受到广泛重视。多种微生物酶即将用于造纸生产工艺中。微生物酶是具有特殊催化作用的蛋白质，具有专一性、高效性以及反应时间短易于工业化应用等特点。目前已有很多关于微生物酶改善草浆滤水性能的研究。但大多均局限于纤维素酶、半纤维素酶和木聚糖酶，而这些生物酶对果胶的降解能力较差，当其用于棉秆化机浆时，仍难以有效提高棉秆化机浆的滤水性。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种提高棉秆化机浆滤水性的方法，本发明通过选用果胶酶作为生物酶，并设计果胶酶两段处理工艺，能够有效去除棉秆原料中的果胶物质，使果胶降解成半乳糖醛酸等小分子物质溶于水，提高棉秆化机浆的滤水性，从而消除果胶对抄纸过程的影响。

2、本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

3、一种提高棉秆化机浆滤水性的方法，包括以下步骤：

4、(1)棉秆破碎筛选后使用清水浸泡洗涤，除去泥沙灰尘等杂质，脱水，送入保温仓进行汽蒸，蒸汽温度95-110℃，保温时间15-20min，加入相对绝干物料质量2.0-6.0％的一段化学浸渍药剂，控制物料浓度在20-30％wt，进入双螺旋挤压机(tspi)进行机械解离，得到棉秆物料；优选的，一段化学浸渍药剂为naoh。

5、(2)果胶酶预处理；控制棉秆物料浓度在3-10％wt，调节物料ph值4-6，加入相对绝干物料质量20-200iu/g的果胶酶后，控制温度为40-60℃，常压保温40-90min，得到预处理物料。

6、(3)二段化学浸渍；加入相对绝干预处理物料质量2.0-6.0％的二段化学浸渍药剂，控制物料浓度在20-30％wt，进入双螺旋挤压机(tspi)进行机械解离；优选的，二段化学浸渍药剂为naoh。

7、(4)高浓磨浆解离；双螺旋挤压机(tspi)解离后的棉秆浆料在盘磨机中进行高浓磨浆解离，控制物料浓度在20-30％wt，得到磨浆物料。

8、(5)果胶酶处理；高浓磨浆后的物料经过洗涤后，加入相对绝干物料质量20-100iu/g的果胶酶，控制物料浓度0.5-2.0％wt，调节ph值4-6，温度40-60℃，常压保温60-120min，得到滤水性明显提高的棉秆化机浆。

9、与现有技术相比，本发明有益效果体现在：

10、(1)通过对棉秆进行naoh浸渍并进行机械解离，实现棉秆原料软化、深色抽出物的去除、杂细胞破碎同步进行，节约了化学药品的消耗；

11、(2)使用双螺旋挤压机对棉秆原料进行机械解离，节约了后续磨浆能耗，大大提高了浆料的比表面积，增加了酶制剂以及药液的渗透性。

12、(3)通过盘磨机进行高浓磨浆对棉秆物料进行机械解离，使棉秆浆纤维得到进一步解离，一是提高棉秆浆物理强度，二是增加后续酶制剂以及药液的反应几率。

13、(4)通过对棉秆原料进行果胶酶预处理，可以去除棉秆原料中的果胶物质，节约制浆过程中药品消耗，降低能耗；

14、(5)通过果胶酶预处理物料，再经过二段果胶酶处理，可以显著减少浆料滤水时间，可以改善浆料洗涤、浓缩效果，对提高纸机车速具有积极的意义。

技术特征：

1.一种提高棉秆化机浆滤水性的方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的提高棉秆化机浆滤水性的方法，其特征在于：所述汽蒸的温度为95-110℃，时间为15-20min。

3.根据权利要求1所述的提高棉秆化机浆滤水性的方法，其特征在于：所述一段化学浸渍药剂为naoh，naoh的用量为棉秆质量的2.0-6.0％，控制物料浓度为20-30％wt。

4.根据权利要求1所述的提高棉秆化机浆滤水性的方法，其特征在于：所述酶预处理中工艺参数如下：相对于绝干棉秆物料质量，果胶酶的用量为20-200iu/g；棉秆物料浓度为3-10％wt，温度为40-60℃，体系ph值为4-6，常压保温40-90min。

5.根据权利要求1所述的提高棉秆化机浆滤水性的方法，其特征在于：所述二段化学浸渍药剂为naoh，naoh的用量为预处理物料质量的2.0-6.0％，控制物料浓度为20-30％wt。

6.根据权利要求1所述的提高棉秆化机浆滤水性的方法，其特征在于：所述磨浆解离中物料浓度为20-30％wt。

7.根据权利要求1所述的提高棉秆化机浆滤水性的方法，其特征在于：所述酶处理中工艺参数如下：相对于绝干磨浆物料质量，果胶酶的用量为20-100iu/g；磨浆物料浓度为0.5-2.0％wt，温度为40-60℃，体系ph值为4-6，常压保温60-120min。

技术总结本发明公开了一种提高棉秆化机浆滤水性的方法，属于制浆造纸领域。该方法包括以下步骤：棉秆经破碎、洗涤、汽蒸后，加入一段化学浸渍药剂，然后进行机械解离得到棉秆物料；采用果胶酶对棉秆物料进行酶预处理，得到预处理物料；在预处理物料中加入二段化学浸渍药剂，经过机械解离后再进行磨浆解离，得到磨浆物料；磨浆物料经洗涤后，采用果胶酶对其进行酶处理，得到滤水性明显提高的棉秆化机浆。本发明通过选用果胶酶作为生物酶，并设计果胶酶两段处理工艺，能够有效去除棉秆原料中的果胶物质，使果胶降解成半乳糖醛酸等小分子物质溶于水，提高棉秆化机浆的滤水性，从而消除果胶对抄纸过程的影响。技术研发人员：李红斌,房桂干,邓拥军,沈葵忠,施英乔,韩善明,焦健,吴铤,盘爱享,梁芳敏,林艳,田庆文,梁龙,黄晨,朱北平,苏晨,尹航,詹云妮,吕焱,焦婷受保护的技术使用者：中国林业科学研究院林产化学工业研究所技术研发日：技术公布日：2024/6/11