一种从草浆黑液中回收木质素制备木质素炭载体催化剂的方法

一种从草浆黑液中回收木质素制备木质素炭载体催化剂的方法
【专利说明】一种从草浆黑液中回收木质素制备木质素炭载体催化剂的方法
技术领域
[0001]本发明公开了一种从草浆黑液中回收木质素制备木质素炭载体催化剂的方法，属于催化剂技术领域。
【背景技术】
[0002]在现代化学工业产业中酸催化剂是必不可少的，广泛应用于制药、石油化学工业、高分子化工等各种领域，但目前使用的催化剂大多为盐酸、硫酸等液体酸催化剂带来产物分离困难，难以重复使用和环境污染等诸多问题。
[0003]造纸业是我国的重污染行业，其中最重要的原因就是造纸黑液的处理。通常情况下，企业对黑液治理一般采用两种方法:一种是对黑液进行浓缩焚烧；另一种是利用黑液开发木质素产品。前种方法黑液经浓缩燃烧，虽然能回收黑液中的碱和部分热值，但对碱木质素来说却是一种低值利用方式，且设备投资大、耗能高。后一种方法通过对碱木素进行化学改性，开发木质素化工产品，提高其高附加值，是合理利用碱木质素的好方法，同时也是大规模利用造纸黑液、缓解并最终根除造纸黑液污染的根本出路。因此，木质素生产作为处理制浆黑液、以及利润新的增长点得到了广泛的认同和采用。
[0004]如何合理利用黑液中的木质素，最主要的难点就是木质素的提取工艺。黑液的含固物中，除了木质素外，还有还原糖、小分子无机盐及纤维素等杂质，这些杂质的存在，对染料分散剂的分散性和热稳定性有较大影响，使得提取工艺非常复杂，且提取过程中对于环境污染严重，提取出来的木质素颗粒不均匀。由于国内染料分散剂所使用的原料限制以及加工技术水平不高，为此国内染料厂家所使用的高性能染料分散剂主要来源于进口产品。

【发明内容】

[0005]本发明主要解决的技术问题:针对目前草浆黑液处理过程中采用焚烧法对木质素来说是低值利用，且设备投资和耗能高，且目前无机酸析沉淀提取木质素纯度不高，且易造成二次污染，成本高的缺点，提供了一种从草浆黑液中回收木质素制备木质素炭载体催化剂的方法。该方法以造纸草浆黑液为原料，放入高压罐并通入锅炉烟道气进行酸化，曝气收集木质素粗产品，用活性污泥发酵，加入无水乙醇用布氏漏斗压滤得纯净木质素，之后炭化木质素与碳酸钾混合后研磨，放入管式反应器活化后即得一种从草浆黑液中回收木质素制备的木质素炭载体催化剂。该方法对造纸草浆黑液进行了充分合理的利用，不仅制成的木质素颗粒均匀，性能优异，而且大大减少了废液量，减少了环境污染。
[0006]为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:
(1)取3?4L造纸草浆黑液通过滤网过滤去除细纤维等杂质，之后倒入高压陶瓷罐中，向罐中通入经除尘增湿的锅炉烟道气，直至高压陶瓷罐压力表显示罐内压力达到180?190kPa，保持压力反应12?18h后使黑液酸化；
(2)打开高压罐减压阀，将经锅炉烟道气处理后的黑液移入底部带有曝气装置的曝气罐中，打开曝气阀进行曝气，在曝气罐表面收集木质素粗产品；
(3)将木质素粗产品移入发酵罐，向其中接种从污水处理厂二沉池中取得的活性污泥，活性污泥接种量为木质素粗品总质量的15?20%，之后再加入木质素总量2?5%的硫代硫酸钠晶体，将发酵罐口用保鲜膜密封后放入保温箱中，在40?50°C下发酵4?5天；
(4)将发酵物移入烧杯，加入发酵物3倍体积的无水乙醇，放置在磁力搅拌机上，以500?600r/min的转速搅拌10?20min得到混合液，将混合液移入布式压滤机，压滤，得滤液，将滤液移入水浴锅，升温至80?90°C，蒸馏析出纯净木质素；
(5)将上述回收的木质素放入炭化炉，先以5°C/min的速率程序升温至70?80°C，保温10?20min进行预炭化，再以8°C /min的速率程序升温至200?300°C，保温炭化40?60min，得到炭化木质素；
(6)将上述得到的炭化木质素和碳酸钾按质量比为3:4进行混合后放入研钵进行研磨，将混合均匀后的共混物放入不锈钢管式反应器，并将管式反应器放入水平管式电阻炉中，由室温按10°C /min的速率升温至80?90°C，保温活化2?3h，再在氮气氛围下自然降温至室温，整个过程氮气通入量为80?100cm3，即得到一种从草浆黑液中回收木质素制备的木质素炭载体催化剂。
[0007]本发明的应用方法是:将本发明所制得的木质素催化剂用于植物油生产生物柴油的反应过程中，其中，使用量为每3?5kg反应底料油中投加5?8g本发明所制得的催化剂，最终测得，与不投加本发明制得的催化剂相比，反应时间减少了 20?30%。
[0008]本发明的有益效果是:
(1)本发明对造纸草浆黑液进行了充分合理的利用，制成的木质素颗粒均匀，性能优升;
(2)本发明不仅大大减少了废液量，而且同时使得生产木质素的废水中性，悬浮物低，废水达到标准；
(3)所制成的催化剂催化活性提高，催化效果好，孔结构发达，稳定性好。
【具体实施方式】
[0009]首先取3?4L造纸草浆黑液通过滤网过滤去除细纤维等杂质，之后倒入高压陶瓷罐中，向罐中通入经除尘增湿的锅炉烟道气，直至高压陶瓷罐压力表显示罐内压力达到180?190kPa，保持压力反应12?18h后使黑液酸化；然后打开高压罐减压阀，将经锅炉烟道气处理后的黑液移入底部带有曝气装置的曝气罐中，打开曝气阀进行曝气，在曝气罐表面收集木质素粗产品；之后将木质素粗产品移入发酵罐，向其中接种从污水处理厂二沉池中取得的活性污泥，活性污泥接种量为木质素粗品总质量的15?20%，之后再加入木质素总量2?5%的硫代硫酸钠晶体，将发酵罐口用保鲜膜密封后放入保温箱中，在40?50°C下发酵4?5天；随后将发酵物移入烧杯，加入发酵物3倍体积的无水乙醇，放置在磁力搅拌机上，以500?600r/min的转速搅拌10?20min得到混合液，将混合液移入布式压滤机，压滤，得滤液，将滤液移入水浴锅，升温至80?90°C，蒸馏析出纯净木质素；
将上述回收的木质素放入炭化炉，先以5°C /min的速率程序升温至70?80°C，保温10?20min进行预炭化，再以8°C /min的速率程序升温至200?300°C，保温炭化40?60min，得到炭化木质素；最后将上述得到的炭化木质素和碳酸钾按质量比为3:4进行混合后放入研钵进行研磨，将混合均匀后的共混物放入不锈钢管式反应器，并将管式反应器放入水平管式电阻炉中，由室温按10°c /min的速率升温至80?90°C，保温活化2?3h，再在氮气氛围下自然降温至室温，整个过程氮气通入量为80?100cm3，即得到一种从草浆黑液中回收木质素制备的木质素炭载体催化剂。
[0010]实例1
首先取3L造纸草浆黑液通过滤网过滤去除细纤维等杂质，之后倒入高压陶瓷罐中，向罐中通入经除尘增湿的锅炉烟道气，直至高压陶瓷罐压力表显示罐内压力达到180kPa，保持压力反应12h后使黑液酸化；然后打开高压罐减压阀，将经锅炉烟道气处理后的黑液移入底部带有曝气装置的曝气罐中，打开曝气阀进行曝气，在曝气罐表面收集木质素粗产品；之后将木质素粗产品移入发酵罐，向其中接种从污水处理厂二沉池中取得的活性污泥，活性污泥接种量为木质素粗品总质量的15%，之后再加入木质素总量2 %的硫代硫酸钠晶体，将发酵罐口用保鲜膜密封后放入保温箱中，在40°C下发酵4天；随后将发酵物移入烧杯，加入发酵物3倍体积的无水乙醇，放置在磁力搅拌机上，以500r/min的转速搅拌lOmin得到混合液，将混合