专利名称：应用生物工程生产可降解多用玻璃薄膜清洁生产制造法的制作方法
技术领域：
本发明属于利用秸秆纤维素领域的生产可降解玻璃薄膜的一种清洁生产方法。
背景技术：
用生物工程法生产可降解多用玻璃薄膜，是针对市场上的各类采用PVC高分子材料生产的薄膜制品，在短时间内不会降解，对环境已经造成严重“白色污染”的现状而提出研究的。
当人类社会发展到世纪之交的时候，人们猛然发现面对太多的两难选择。如聚乙烯高分子薄膜的应用就是典型一例一方面是现代人类社会生活生产活动的大量需要，另一方面是造成“白色污染”灾害难以消除，怎样才能去害兴利两全其美？这一多年来一直困扰着世界科技界的环保难题，越来越突出地摆在我们面前！本发明的目的，就是用一种清洁生产法生产可降解的多用玻璃膜，取代现在在各个方面广泛使用的聚乙烯高分子薄膜。这种既可被土壤中的微生物很快分解，不污染使用各方面的大环境，能消除白色灾害，又能满足人们生活生产需要的新产品。因为在生产中采用了清洁生产法制造，所以更不会对生产厂周边的小环境产生任何污染排放。由于生产所使用的原材料是再生周期快的季生农作物废弃的秸秆(常被农民焚烧造成大面积空气污染，阻断航空和公路交通)及榨糖厂的废蔗渣，所以原料来源广泛价格低廉，极具发展潜力及市场价格竞争优势。又节约了大量的木材资源和粮食资源，可更大限度的留下青山给于孙，造福后代。
发明内容
本发明分为两大内容一.产品生产内容原材料为我国广大地区均有丰富资源的榨糖厂废甘蔗渣及农作物的废弃物——高梁秸秆、玉米秸秆等。
1.原料的收购加工原料的收购加工，放在原料产地就地设点收购或随地在田间用我们的专用三分离机将秸秆的髓、皮、叶三分离后，把叶、髓就地加工成颗粒饲料，就地销售；把生产薄膜用的硬皮部分(是秸秆内纤维素含量最高的部分)打成捆或打包后，运到厂里生产，解决了硬秸秆类植物纤维生产中最难解决的运输亏吨、仓贮占地、占库面积大的最大难题，为工厂规模化生产及清洁法生产奠定了原料收购运输、仓贮等等方面的基础。使工厂生产工艺流程程序得以减化，利于生产及提高产品质量。
2.所选用的原料为高粱、玉米等农作物的秸秆及榨糖厂的废蔗渣，是对农业废弃物的开发利用，系环保工程。
3.本技术所采用的生产方法为生物法生产植物纤维素。其特征为生物制浆法，所选用的微生物菌类为本人从某种草食性动物的排泄物中新分离出来的一种微生物。菌株代号暂命名为SCJ，色泽为灰白色，性状近似国外北美发现的白腐菌(但目前在我国尚未有发现，根据试验，在摄氏35～80℃的温度及一定的湿度环境中，其繁殖、生长速度最快，可在短时间内把秸秆分解成可用于生产使用的纤维素浆。如不加时间控制，甚至可把秸秆分解成为细粉状物而降低使用价值。本技术的要点是经过一定的温度、湿度、时间控制，使该微生物快速生长、繁殖、形成菌团，在设定的时间内分解掉植物秸秆干死细胞壁类木质素物质，而留下可用于生产的纤维素物质从而达到生物法生产纤维素的目的。进而加工生产成可降解玻璃多用膜。
二.产品的生产方法1.本技术实施的工艺流程为见图1原料进厂后，经粗粉碎，进入生物分解装置，生物分解生产纤维素，然后加水升温溶解，待溶解完全后，送入制胶车间，制胶精磨后，过滤、脱泡，然后加柔软剂，再过滤，进入制膜喷嘴喷膜，经匀膜达到标准后，定型，然后卷膜成筒，最后检验包装出厂。
2.SCJ的培养方法母体扩大培养基的配比及培养方法在盘中放入秸秆粉65.8％，麸皮29.3％，硫酸胺0.024％。另加入水为干物质的2.5倍左右，搅拌均匀，灭菌(1×105Pa)后自然冷却降温至35～40℃接入菌种，培养48h后检验其菌株含量达到设定量即可进生产车间使用。
3.生产中如要缩短木质素分解时间须把秸秆碎段进行酸预处理或用3％NaOH溶液在40℃的温度下浸泡12-24h。然后水洗或酸中和至PH5使用。
4.其分解秸秆中的木质素的原理在完整的木质组织中，木质素是以一种物理屏障存在的，它包围着纤维素，成为包围基质，保护纤维素免遭微生物和降解酶的进攻。它是工业化过程中有效利用纤维素的一个障碍。在生产纤维素所用的木质组织材料分解过程中，生产目的要求木质素的降解必须先于纤维素的分解才能达到分离纤维素的目的。
根据研究分析木质素是高等植物的主要成份之一。它的大部分(约80％)存在于植物细胞壁中，构成木质细胞的15～30％；木质素与半纤维素掺合在一起包围着纤维素；约20％的木质素则分布在细胞间隙中，成为细胞联合的粘连剂。木质素在植物秸秆中占1～5％左右。
SCJ降解秸秆的过程的概况是在降解秸秆中的木质素的条件下，即营养物限制情况下，SCJ生成多种酶并分泌到细胞外，构成降解系统的主要成分。其中关键的两类过氧化物酶木质素酶(Lignin Peroxidase，Lip)和锰过氧化物酶(Manganese Peroxidase，MnP)在分子氧参与下，依靠自身形成的H2O2，触发启动一系列自由基链反应，实现对木质素的彻底氧化，直至降解为CO2。这种自由基反应是高度非特异性和无主体选择性的，正好对应于木质素结构的多变性，方能完成这种异质大分子高聚物的瓦解。SCJ菌株是我们选育的一株脱木素能力强、速度快的优良菌种，它本身具备选择性降解木素的的优异特点，能首先进攻植物纤维的胞间木素层使纤维保持完整的彼此分离。
在本技术实现的工艺流程中，当秸秆进入生物分解装置时为这株SCJ菌创造了一个优越的分解木素的环境，加上它本身的优异性能，而达到了分解木质素而分离纤维素的目的。
5.综上所述采用生物制纤维素时所采用的一些专有设施，微生物的筛选、定型、优化，有温度、湿度自控装置的制纤维素的专有设施器具、设备等，以及由此而衍生出的特种操作工艺等。暂保密，不再详述。
三.在本技术的生产工艺完成了纤维素的分离后，在后工艺生产过程中有一定量的废水，所以本技术在处理废水方面，研究成功了一套造价低廉，运行费用低，实用性很强的水处理系统，该系统一经建成投入使用，即无须修理，可长时间正常运行。该技术经对现在运行的化学法造纸和制浆所产生的污水、污液进行较长时间的处理运行证明，也是目前最有效的污水处理方法。
工厂所产生的污水污液通过我们设计的这种特殊的污水处理装置，使污水达标，变为清洁水，又进入我们的生产用水循环系统，使工厂对外排水能做到不排放或少量水的达标排放。该技术方法与传统的现行的水处理方法相比有五大特点①节约土地，一般可节约占地2/3以上。如万吨造纸厂，用该技术仅需占地1000m2左右；②节约水源，如在老造纸制浆工艺中应用，一次注水可循环用水达80～95％；③节约机械，采用此技术不用昂贵的机械设备，大量节约了设备的投资；④节约电能及运行费用，因不需单独供水，不用机械设备，节约了运行费用。⑤易操作无人身伤害，安全性高。
四.由三所表述的特点，在现有的化学造纸方法中的净化废水之工艺流程可以简化为见图2收集蒸球黑液，用稠液体泵送入高密度抽滤池，经本特殊设计的污水处理装置处理后，进入净化池；同时，经污水处理装置处理后的洗涤及造纸废水，也排入净化池，经进一步净化、回用于配水系统或达标排放。
在污水处理阶段，回收悬浮物或沉渣，进入发酵池，发酵后，制成绿色有机肥料。
五.为实现四所述的工艺流程达到净化水之目的。我们引用了稀疏波的概念。在应用方面采用符合①外形表面粗糙，多棱角，能提供较大的比表面积和孔隙率。②机械强度好，不会因相互碰撞、摩擦而粉碎。③化学稳定性好不溶于水。④无毒无味，不会有二次污染。⑤颗粒度及其级配能满足稀疏波形成规定的截留和吸附要求等五条要求的矿物质组合成特种滤料，以造成稀疏波的多种无形导流管及有一定牵引力的滤层。并配以特种形态的自制设备该特种设备的特征为①竖井的过滤设施是采用500mm的钢管加工制成。②特殊的高压装置。③进水处理池。④加上符合上述五项过滤料标准要求的、对人畜无毒无害的多元素混合水处理剂，价格低，易获得，可长期使用。
通过上述的方案经过我们现场施工建造，形成一个完整可靠的水处理系统，达到净化水的目的。本系统如应用在现行的常规化学制浆，造纸工业生产系统，不但建设成本低，只是传统的碱回收法的1/3左右，而且运行成本低，每处理一吨废水只需0.1元，是传统水处理方法运行成本的三十分之一或五十分之一。
由于本技术在工厂生产的各个环节均先期采用了一系列预防污染源处理污染物的可行性根本措施，消除污染物在生产过程中，所以是一种可行的清洁生产方法。
六.经国家有关法定检测单位检测，用该方法生产出的可降解植物纤维多用玻璃膜。其各项技术指标均符合GB10805-89国标。情况如下表
图1原料进厂后，经粗粉碎，进入生物分解装置，生物分解生产纤维素，然后加水升温溶解，待溶解完全后，送入制胶车间，制胶精磨后，过滤、脱泡，然后加柔软剂，再过滤，进入制膜喷嘴喷膜，经匀膜达到标准后，定型，然后卷膜成筒，最后检验包装出厂。
图2 收集蒸球黑液，用稠液体泵送入高密度抽滤池，经本特殊设计的污水处理装置处理后，进入净化池；同时，经污水处理装置处理后的洗涤及造纸废水，也排入净化池，经进一步净化、回用于配水系统或达标排放。
在污水处理阶段，回收悬浮物或沉渣，进入发酵池，发酵后，制成绿色有机肥料。
具体实施例方式
1.原料的收购加工原料的收购加工，放在原料产地就地设点收购或随地在田间用我们的专用三分离机将秸秆的髓、皮、叶三分离后，把叶、髓就地加工成颗粒饲料，就地销售；把生产薄膜用的硬皮部分(是秸秆内纤维素含量最高的部分)打成捆或打包后，运到厂里生产。
2.原料进厂后，经粗粉碎，进入生物分解装置，生物分解生产纤维素，然后加水升温溶解，待溶解完全后，送入制胶车间，制胶精磨后，过滤、脱泡，然后加柔软剂，再过滤，进入制膜喷嘴喷膜，经匀膜达到标准后，定型，然后卷膜成筒，最后检验包装出厂。
3.SCJ的培养方法母体扩大培养基的配比及培养方法在盘中放入秸秆粉65.8％，麸皮29.3％，硫酸胺0.024％。另加入水为干物质的2.5倍左右，搅拌均匀，灭菌(1×105Pa)后自然冷却降温至35～40℃接入菌种，培养48h后检验其菌株含量达到设定量即可进生产车间使用。
4.生产中如要缩短木质素分解时间须把秸秆碎段进行酸预处理或用3％NaOH溶液在40℃的温度下浸泡12-24h。然后水洗或酸中和至PH5使用。
权利要求
1.用生物工程法生产植物纤维素制造可降解玻璃多用膜。是针对目前市场上的各类薄膜制品，大部分采用PVC高分子原料，少部分的薄膜用PVC掺入一部分淀粉或其它原料生产，其使用后的废膜或碎片废弃物在200年内都难自然降解，已对环境产生了严重污染的现状提出、研究的。本发明的特征在于用生物分解法把甘蔗渣、高粱、玉米等植物秸秆的纤维素提出来作原料，制造可自然降解的玻璃多用薄膜，从而达到取代现在广泛使用的PVC薄膜，而消除白色灾害的目标。
2.根据权利要求1所述的生物分解法生产植物纤维素制造可降解玻璃多用膜，其特征在于A、在制造过程中的工艺流程为①秸秆的收购及叶、髓、皮的三分离过程，不在生产厂内而是放在原料产地，设点收购或就地用三分离机把叶、髓、皮三分离后；把叶、髓(瓤)就地加工成颗粒饲料；就地销售，而把生产薄膜用的硬皮部分(含纤维素最高的部分)打捆、打包后，运到厂里生产，解决了硬秸秆类植物纤维生产中最难解决的运输亏吨，仓贮占地、占库面积大的最大难题。为工厂规模化生产及清洁法生产奠定了原料方面的基础。在工厂生产中减化了工厂工艺程序，利于生产及提高产品质量。②用生物法生产所选用的植物纤维素的原材料为高粱、玉米的秸秆与废甘蔗渣等植物的秸秆，原料来源广泛，且是废物利用。③本技术所采用的生产植物纤维素的方法其特征为生物制浆法。所用的微生物菌类为本人从某种草食性动物的排泄物中新分离出的一种微生物。菌株代号暂命名为SCJ根据试验，在35～80℃的温度及一定的湿度环境中其繁殖速度最快，可在短时间内把秸秆分解成可用于生产使用的纤维素浆。如不加控制，甚至可把秸秆分解成粉状物，而降低使用价值。本技术应用的目的是经过一定的温度、湿度控制；使微生物快速分解掉植物的干死细胞类木质素物质，而留下可用的纤维素物质，从而达到生物法生产纤维素，进一步达到加工生产可降解玻璃多用膜的目的。B、本技术实施的工艺流程为原料进厂后，经粗粉碎；进入生物分解装置，生物分解生产纤维素，然后加水升温溶解，待溶解完全后，送入制胶车间，制胶精磨后，过滤、脱泡，然后加柔软剂，再过滤，进入制膜喷嘴喷膜，经匀膜达到标准后，定型，然后卷膜成筒，最后检验包装销售。C、根据B所述的工艺流程其特征为采用生物制纤维素时所采用的一些专有措施，微生物的筛选、定型、有温度，湿度控制的制纤维素的专有设施器具，设备等以及由此而衍生出的特种操作工艺(保密)。
3.本技术的第二大特征在于对生产过程中所产生的废水、废液提出了一种实用的，行之有效的治理方法。并且是对现有的各种化学法造纸或制浆所产生的污水、污液均行之有效的水处理方法。通过特殊设计的污水处理装置，达到清洁生产之目的。该方法有五大特点(与传统方法相比较)①节约土地；一般可节约占地2/3以上。②节约水源，如在老制浆工艺中应用，一次供水可循环用水量高达80～95％；③节约机械设备及费用；④节约电能及运行费用；⑤易操作，无人身伤害。
4.由权利要求3所表述的特点，其在现有化学造纸法中的净化废水之工艺流程可简化为①收集蒸球黑液，用稠液体泵送入高密度抽滤池，经本特殊设计的污水处理装置处理后，进入净化池；同时，经污水处理装置处理后的洗涤及造纸废水，也排入净化池，经进一步净化、回用于配水系统或达标排放。②在污水处理阶段，回收悬浮物或沉渣，进入发酵池，发酵后，制成绿色有机肥料。
5.由权利要求4所述的工艺过程中技术内容的主要特征为①其中的竖井过滤设施是采用钢管加工制成。②特殊的高压装置。③进水处理池；④多元素混合水处理剂系采用对人畜无害的多种矿物质。
6.由权利要求5所述的特征其根据引用了稀疏波的概念。并在应用方面采用了符合①外形表面粗糙、多棱角、能提供较大的比表面积和孔隙率；②机械强度好；不因相互碰撞摩擦而粉碎。③化学稳定性好，不溶于水。④无毒、无味、不会产生二次污染。⑤颗粒度及其级配满足稀疏波形成规定的截留和吸附等5条要求的多种矿物质组合成特种滤料以造成稀疏波的多种无形导流管及有一定牵引力的滤层，以达到处理净化水的目的。
全文摘要
本发明是用农作物废弃的秸秆纤维生产可自然降解的多用玻璃薄膜及清洁生产方法。用制糖厂的甘蔗渣，高粱、玉米等秸秆为原料生产纤维素，通过专门的生产设备及方法，生产成烟膜、包装膜、大棚膜、地膜等有多种用途的透明薄膜。本发明采用微生物制造纤维素的方法，在生产中随即进行净化处理，从各个生产环节上把可能造成污染的原因排除，使污水在厂里经处理后回用于生产系统，达到节水、微量排放或无排放；废渣废泥制成符合国标的产品，达到清洁生产的目的。所有产品用后的碎片或废膜，可被土壤中的微生物分解掉，提高土壤的肥力，解决了PVC薄膜和焚烧秸秆污染环境的难题。
文档编号C03C17/28GK1712377SQ20041001035
公开日2005年12月28日 申请日期2004年6月21日 优先权日2004年6月21日
发明者王福朝, 刘长泰, 刘振东, 王昭亮, 张万强 申请人:河南丰利达高科技有限公司, 王福朝