1.本发明涉及造纸领域，具体涉及一种去除湿强剂中氯丙醇的过滤组件的制备方法。
背景技术：
2.聚酰胺多胺环氧氯丙烷树脂(pae)是一种具有阳电荷的水溶性热固型树脂，在造纸工业中主要用来作为湿强剂使用。pae具有增湿强效果好、无甲醛、用量少、适合中碱性抄纸等优点，已经成为造纸工业中用量最大的湿强剂产品。近几年，随着纸机车速越来越快，对纸制品的品质要求越来越高，环保要求的提高，白水系统封闭循环造成系统中累积物质大大增加，对pae湿强剂的安全性和使用性能提出了更高的要求，pae湿强剂也向着更环保、增湿强性能更好的方向发展。
3.pae合成中使用的原料环氧氯丙烷(ech)在与预聚物反应过程中会不可避免的发生副反应，生成1，3-二氯-2-丙醇(dcp)和3-氯-1，2-丙二醇(mcpd)，世界卫生组织已将dcp归类为2b类致癌物质，mcpd归类为可疑致癌物质。随着pae在食品包装纸(茶叶袋滤纸、牛奶盒包装纸)以及生活用纸(面巾纸、厨房擦拭纸、手帕纸)中的广泛应用，pae中含有的氯丙醇会残留在纸中，伴随着使用而迁移到人体体内，给人体健康带来安全隐患。近年来，国内外已相继出台一些法规标准，对pae中氯丙醇残留量进行限制要求。
4.目前，市售pae产品中氯丙醇残留量在10000ppm左右，减少其残留量已经成为pae生产过程中的亟需解决的重大难题。减少pae中氯丙醇残留量的方法主要分为两种，一种为控制pae生产工艺，例如在pae制备过程中控制系统ph值来降低氯丙醇产生；或者通过提高pae溶液的固含量、加入其他单体参与反应等方式减弱副反应发生来降低pae中氯丙醇残留量。另一种为通过后处理方法来实现，例如采用微生物处理法、离子交换法、物理吸附法等。通过控制生产工艺的方法可以将pae中残留的氯丙醇含量降低到500-1000ppm左右，但仍无法满足食品接触用纸的安全使用要求。后处理方法虽然可以进一步降低氯丙醇残留量，但生产设备和操作受限影响生产效率，并且pae增湿强效果会显著降低，造成pae使用量大幅上升，带来巨大成本压力。
技术实现要素：
5.为解决上述现有技术缺陷，本发明提供了一种去除湿强剂中氯丙醇的过滤组件的制备方法。其主要实施方式是在pae制备过程中增加过滤工序作为后处理工艺，从而降低pae中氯丙醇的残留量，使pae湿强剂能够达到满足食品接触用纸和生活用纸标准使用要求。特别是，本发明的过滤组件具有过滤效率高，并且不会降低pae增湿强效果的特点。
6.本发明技术方案如下：
7.一种去除湿强剂中氯丙醇的过滤组件的制备方法，
8.(1)纤维素纤维包覆活性炭粉的制备：将纤维素纤维分散于水中，制得纤维素纤维分散液，将活性炭粉分散于纤维素纤维分散液中，高速搅拌后进高压均质机均质，均质均匀
后制得混合液，将混合液用喷雾干燥设备进行喷雾干燥，得到纤维素纤维包覆的活性炭粉。纤维素纤维与活性炭粉的质量比为1∶5-1∶30。
9.(2)活性炭纤维复合纸基材料的制备：活性炭纤维及漂白针叶木浆分别在碎浆机中碎浆，其中活性炭纤维占比10-50wt％，漂白针叶木浆占比50-90wt％。漂白针叶木浆经过磨浆机至打浆度在30-60
°
sr，然后与活性炭纤维混合分散均匀，加入聚丙烯酰胺作为分散剂，采用纸机进行抄造，再经过压榨、干燥得到定量为150-200g/m2活性炭纤维复合纸基材料。
10.(3)过滤组件的制备：过滤组件由多组结构单元复合而成。其单组结构单元由上中下三层材料组成，其中上层为无尘纸，中层为纤维素纤维包覆活性炭粉，下层为活性炭纤维复合纸基材料。通过在线复合加工设备，在下层活性炭纤维复合纸基材料的表面喷胶，然后在线播撒纤维素纤维包覆活性炭粉，再在上层无尘纸表面喷胶，将无尘纸复合在纤维素纤维包覆的活性炭粉层上，整个材料经过挤压机压制，冲击裁切成表面积为0.5-1m2的单组结构单元。将多个单组结构单元喷胶复合，得到厚度为50-100cm的过滤组件，将过滤组件装入套筒内，制备得到整套过滤组件。
11.优选地，所述纤维素纤维的直径为1-50nm，长度小于10μm，阳离子需求量为20-150μeq/l。
12.优选地，所述活性炭纤维长度在3-10mm，在碎浆机中疏解碎浆后使用。
13.优选地，所述活性炭粉目数为200目以上，碘吸附值大于950mg/g。
14.优选地，所述无尘纸的定量为80-120g/m2。
15.优选地，所述纤维素纤维包覆活性炭粉在线播撒量为80-300g/m2。
16.一种低氯丙醇残留量pae湿强剂，由所述的过滤组件作为后道工序过滤后得到，氯丙醇残留量低于200ppm。
17.本发明通过控制各层材料结构组成，设计了具有多层结构复合过滤组件。因为pae湿强剂为高分子，其水溶液具有一定的粘度(25℃，12.5％固含量下，粘度为30-80厘泊)，采用纯活性炭粉过滤的方式，在过滤时由于大分子较难通过会遇到较大阻力且费时，影响生产效率。本发明将多种材料复合，形成具有梯度的多层过滤组件。其中，单组结构单元上层无尘纸为纤维素基材料，具有一定的蓬松度和吸液性能，可以快速吸收过滤液并将其传导至下层材料；中间层为纤维素纤维包覆活性炭层，利用纤维素纤维的吸收及传导、活性炭对氯丙醇的吸附作用，将湿强剂中的氯丙醇有效去除；下层为活性炭纤维复合纸基材料层，既利用活性炭纤维吸附作用对湿强剂中剩余氯丙醇进一步去除，提升过滤精度，又利用复合纸基材料吸液和导液的特性，加速滤液通过，提高过滤效率。将常规工艺制备好的pae湿强剂树脂溶液通过本发明过滤组件以1000l/m2/h流速过滤，过滤后的pae树脂中氯丙醇残留量降低至200ppm以下。
18.本发明的有益效果包括：
19.(1)本发明通过多层结构设计得到的过滤组件，具有过滤速率快，过滤效率高的特点，经本发明过滤组件过滤的湿强剂残留氯丙醇含量可由10000ppm降低至200ppm以下，满足食品接触用纸行业的使用要求。并且与传统后处理方法比，本发明过滤组件不破坏湿强剂分子结构，使其仍保持较好增湿强性能。
20.(2)纤维素纤维是直径为纳米至微米级别的纤维素物理结构单元，具有比表面积
大、吸水导水性能好、强度高的特点。本发明用纤维素纤维包覆活性炭粉，利用纤维素纤维快速吸液导液特性，可以将过滤液快速导入活性炭粉内，提升过滤效率，并且纤维素纤维与上层无尘纸、下层纸基材料有较好的结合，能够有效地固定活性炭粉，防止活性炭粉掉落，更好地发挥活性炭粉的吸附作用。
21.(3)本发明制备的过滤组件具有梯度结构，下层采用活性炭纤维复合纸基材料替代活性炭粉，使过滤速度逐层加快，提升了湿强剂后处理的生产加工速度，使加工和使用更加简单便捷。
具体实施方式
22.为了进一步了解本发明，下面结合实例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
23.实施例1
24.(1)纤维素纤维包覆活性炭粉的制备：将直径为1-10nm，长度为5-8μm，阳离子需求量为20μeq/l纤维素纤维分散于水中，制得纤维素纤维分散液，将活性炭粉分散于纤维素纤维分散液中，高速搅拌后进高压均质机均质，均质均匀后制得混合液，将混合液用喷雾干燥设备进行喷雾干燥，得到纤维素纤维包覆的活性炭粉。纤维素纤维与活性炭粉的质量比为1∶20。
25.(2)活性炭纤维复合纸基材料的制备：长度为3mm活性炭纤维及漂白针叶木浆分别在碎浆机中碎浆，其中活性炭纤维占比10wt％，漂白针叶木浆占比90wt％。漂白针叶木浆经过磨浆机至打浆度在30
°
sr，然后与活性炭纤维混合分散均匀，加入聚丙烯酰胺作为分散剂，采用纸机进行抄造，再经过压榨、干燥得到定量为150g/m2活性炭纤维复合纸基材料。
26.(3)过滤组件的制备：通过在线复合加工设备，在活性炭纤维复合纸基材料的表面喷胶，然后在线播撒纤维素纤维包覆活性炭粉，播撒量为100g/m2；再在定量为80g/m2无尘纸表面喷胶，将无尘纸复合在纤维素纤维包覆的活性炭粉层上，整个材料经过挤压机压制，冲击裁切成表面积为0.5m2的单组结构单元。将多个单组结构单元喷胶复合，得到厚度为100cm的过滤组件，将过滤组件装入套筒内，制备得到整套过滤组件。
27.实施例2
28.(1)纤维素纤维包覆活性炭粉的制备：将直径为10-20nm，长度为3-5μm，阳离子需求量为150μeq/l纤维素纤维分散于水中，制得纤维素纤维分散液，将活性炭粉分散于纤维素纤维分散液中，高速搅拌后进高压均质机均质，均质均匀后制得混合液，将混合液用喷雾干燥设备进行喷雾干燥，得到纤维素纤维包覆的活性炭粉。纤维素纤维与活性炭粉的质量比为1∶10。
29.(2)活性炭纤维复合纸基材料的制备：长度为10mm活性炭纤维及漂白针叶木浆分别在碎浆机中碎浆，其中活性炭纤维占比50wt％，漂白针叶木浆占比50wt％。漂白针叶木浆经过磨浆机至打浆度在50
°
sr，然后与活性炭纤维混合分散均匀，加入聚丙烯酰胺作为分散剂，采用纸机进行抄造，再经过压榨、干燥得到定量为180g/m2活性炭纤维复合纸基材料。
30.(3)过滤组件的制备：通过在线复合加工设备，在活性炭纤维复合纸基材料的表面喷胶，然后在线播撒纤维素纤维包覆活性炭粉，播撒量为200g/m2；再在定量为100g/m2无尘纸表面喷胶，将无尘纸复合在纤维素纤维包覆的活性炭粉层上，整个材料经过挤压机压制，
冲击裁切成表面积为0.8m2的单组结构单元。将多个单组结构单元喷胶复合，得到厚度为80cm的过滤组件，将过滤组件装入套筒内，制备得到整套过滤组件。
31.实施例3
32.(1)纤维素纤维包覆活性炭粉的制备：将直径为30-50nm，长度为3-5μm，阳离子需求量为70μeq/l纤维素纤维分散于水中，制得纤维素纤维分散液，将活性炭粉分散于纤维素纤维分散液中，高速搅拌后进高压均质机均质，均质均匀后制得混合液，将混合液用喷雾干燥设备进行喷雾干燥，得到纤维素纤维包覆的活性炭粉。纤维素纤维与活性炭粉的质量比为1∶5。
33.(2)活性炭纤维复合纸基材料的制备：长度为5mm活性炭纤维及漂白针叶木浆分别在碎浆机中碎浆，其中活性炭纤维占比30wt％，漂白针叶木浆占比70wt％。漂白针叶木浆经过磨浆机至打浆度在60
°
sr，然后与活性炭纤维混合分散均匀，加入聚丙烯酰胺作为分散剂，采用纸机进行抄造，再经过压榨、干燥得到定量为200g/m2活性炭纤维复合纸基材料。
34.(3)过滤组件的制备：通过在线复合加工设备，在活性炭纤维复合纸基材料的表面喷胶，然后在线播撒纤维素纤维包覆活性炭粉，播撒量为300g/m2；再在定量为120g/m2无尘纸表面喷胶，将无尘纸复合在纤维素纤维包覆的活性炭粉层上，整个材料经过挤压机压制，冲击裁切成表面积为1m2的单组结构单元。将多个单组结构单元喷胶复合，得到厚度为100cm的过滤组件，将过滤组件装入套筒内，制备得到整套过滤组件。
35.实施例4
36.(1)纤维素纤维包覆活性炭粉的制备：将直径为10-20nm，长度为5-8μm，阳离子需求量为120μeq/l纤维素纤维分散于水中，制得纤维素纤维分散液，将活性炭粉分散于纤维素纤维分散液中，高速搅拌后进高压均质机均质，均质均匀后制得混合液，将混合液用喷雾干燥设备进行喷雾干燥，得到纤维素纤维包覆的活性炭粉。纤维素纤维与活性炭粉的质量比为1∶30。
37.(2)活性炭纤维复合纸基材料的制备：长度为5mm活性炭纤维及漂白针叶木浆分别在碎浆机中碎浆，其中活性炭纤维占比40wt％，漂白针叶木浆占比60wt％。漂白针叶木浆经过磨浆机至打浆度在50
°
sr，然后与活性炭纤维混合分散均匀，加入聚丙烯酰胺作为分散剂，采用纸机进行抄造，再经过压榨、干燥得到定量为200g/m2活性炭纤维复合纸基材料。
38.(3)过滤组件的制备：通过在线复合加工设备，在活性炭纤维复合纸基材料的表面喷胶，然后在线播撒纤维素纤维包覆活性炭粉，播撒量为80g/m2；再在定量为120g/m2无尘纸表面喷胶，将无尘纸复合在纤维素纤维包覆的活性炭粉层上，整个材料经过挤压机压制，冲击裁切成表面积为1m2的单组结构单元。将多个单组结构单元喷胶复合，得到厚度为50cm的过滤组件，将过滤组件装入套筒内，制备得到整套过滤组件。
39.实施例5
40.(1)纤维素纤维包覆活性炭粉的制备：将直径为20-30nm，长度为3-5μm，阳离子需求量为90μeq/l纤维素纤维分散于水中，制得纤维素纤维分散液，将活性炭粉分散于纤维素纤维分散液中，高速搅拌后进高压均质机均质，均质均匀后制得混合液，将混合液用喷雾干燥设备进行喷雾干燥，得到纤维素纤维包覆的活性炭粉。纤维素纤维与活性炭粉的质量比为1∶20。
41.(2)活性炭纤维复合纸基材料的制备：长度为3mm活性炭纤维及漂白针叶木浆分别
在碎浆机中碎浆，其中活性炭纤维占比50wt％，漂白针叶木浆占比50wt％。漂白针叶木浆经过磨浆机至打浆度在50
°
sr，然后与活性炭纤维混合分散均匀，加入聚丙烯酰胺作为分散剂，采用纸机进行抄造，再经过压榨、干燥得到定量为180g/m2活性炭纤维复合纸基材料。
42.(3)过滤组件的制备：通过在线复合加工设备，在活性炭纤维复合纸基材料的表面喷胶，然后在线播撒纤维素纤维包覆活性炭粉，播撒量为280g/m2；再在定量为100g/m2无尘纸表面喷胶，将无尘纸复合在纤维素纤维包覆的活性炭粉层上，整个材料经过挤压机压制，冲击裁切成表面积为0.9m2的单组结构单元。将多个单组结构单元喷胶复合，得到厚度为70cm的过滤组件，将过滤组件装入套筒内，制备得到整套过滤组件。
43.性能测试例
44.选取市售pae湿强剂产品作为测试样品，其基本性能指标为固含量12.5％，粘度38.4cp，氯丙醇残留量9570ppm。
45.将市售pae湿强剂产品通过本发明实施例1-5过滤组件以1000l/m2/h流速过滤，过滤后测试基本物理指标及氯丙醇残留量，并通过抄纸实验测试过滤前后pae湿强剂的增湿强性能。
46.氯丙醇残留量的测试方法：采用溶剂萃取法，用gc-ms分析pae溶液中残留氯丙醇含量。
47.抄纸实验方法：原料为25％漂白针叶木浆+75％漂白阔叶木浆，混合打浆度30
°
sr。实验是将pae原液及过滤后样品稀释100倍后添加使用，按15kg/吨纸的添加量加入，在相同条件下分别抄造60g/m2的纸检测。将打好的混合浆料加入实验所需用水，加入湿强剂并搅拌均匀，使浆料充分反应3分钟后加入实验所需用水并稀释至合适浓度后抄纸。抄造条件：成型网目数：150目；自动抄造；压榨压力：300kpa，30s；干燥器干燥98℃，12min。手抄片干燥后于110℃条件下熟化20min，在实验室恒温恒湿平衡4小时，测其熟化后干、湿强度，湿强度测试是将裁好的纸条在纯水中浸泡1h后测试。相关性能测试结果如表1所示。
48.表1.pae过滤前后性能指标
[0049][0050]
表1的数据表明，采用本发明方法过滤后的pae湿强剂的固含量、粘度没有较大变化，氯丙醇残留量由9570ppm降低至200ppm以下，并且过滤后pae湿强剂仍保持较好的增干、湿强性能，表明本发明过滤组件具有较好的过滤效果，可以有效去除pae树脂中的氯丙醇，
并不会破坏其分子结构，具有广阔的应用前景。
[0051]
以上对本发明所提供的一种去除湿强剂中氯丙醇的过滤组件的制备方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不离开本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围。