一种利用空化效应辅助麦草脱木素的方法
【技术领域】
[0001]本发明公开了一种利用空化效应辅助麦草脱木素的方法，属于制浆造纸技术领域。
【背景技术】
[0002]空化作用指的是在液体介质中气泡的形成、增大以及骤然破裂的过程，也称为气穴现象。气泡破裂时会产生瞬时温度约为10000K以及压力约10MPa的局部“热点”，这会引发化学和物理反应。水力空化则是指利用空化效应在液体介质中产生气穴的过程，其主要优点之一就是能够在常温常压下进行处理。
[0003]随着市场竞争的加剧和能源成本的日益提高，制浆造纸行业面临的原材料和能耗问题也越来越突出。寻找一种能耗低、原材料消耗少的制浆方法显得尤为重要。我国拥有丰富的非木质资源(如麦草、蔗渣、芦苇、稻草、玉米秸杆等)，目前化学法制浆是草类原料制浆的主要方法，这种传统的制浆方法能耗高，污染大无法使草类原料制浆得到广泛应用。有研宄发现，利用空化效应能提高溶剂法从植物中抽提有机化合物的效率。而基于空化方法的草类原料制浆在室温下即可进行，避免了高温高压的蒸煮。从根本上降低了制浆能耗，也减少了对环境的污染。
【发明内容】
[0004]为了克服现有技术存在的问题，本发明提供一种利用空化效应辅助麦草脱木素的方法，以提高浆料得率和木素脱出率。
[0005]本发明通过以下技术方案得以实现:
[0006]一种利用空化效应辅助麦草脱木素的方法，包括如下步骤:
[0007](I)将麦草铡短后，用浓度为0.1?0.5mol/L的KOH溶液在室温下进行浸渍2?3天，每过8?12小时将浆料取出用疏解机疏解5?lOmin，得到预处理浆料；
[0008](2)往预处理浆料中加水将其浆浓调节至2?7%，得到稀释浆料；
[0009](3)将稀释浆料转入储存容器中，利用机械的方式或者超声作用的方式在储存容器内的稀释浆料中产生空泡，利用空泡的膨胀和溃灭过程形成的冲击力破坏浆料中的木素，得到脱木素浆料。
[0010]机械产生空泡的方式如下:在储存容器中安装由电机带动的表面布设有多个凹坑的圆柱形转子，启动电机使得转子高速旋转，在圆柱形转子表面的凹坑处产生空泡。
[0011]所述转子的转速为2500?3000r/min。
[0012]超声作用产生空泡的方式如下:在储存容器中安装微气泡发生器，由微气泡发生器在稀释浆料中产生微气泡，并由超声发生器在储存容器内产生超声场，在声场的作用下在稀释浆料中形成空泡。
[0013]所述微气泡的直径小于30 μ m?
[0014]所述超声场强度为I?5w/cm2。
[0015]本发明与现有技术相比具有如下优点和有益效果:
[0016](I)本发明实现了麦草在常温常压下制浆的目的，具有低能耗、低化学品消耗(仅用到KOH)，低污染的优点。
[0017](2)本发明的浆料得率高于75%，浆料成纸强度高，适合生产具有良好强度性能的包装纸级浆料。
[0018](3)本发明操作简单，适合工厂大规模生产，可以根据纸张要求可以通过控制调节转子的转速、进料浆浓、微气泡直径或者超声场强度等来调节成浆的质量。
【具体实施方式】
[0019]实施例1
[0020]一种利用空化效应辅助麦草脱木素的方法，包括如下步骤:
[0021](I)室温下称取绝干麦草lKg，用标准切草机切成5mm长度，用浓度为0.3mol/L的KOH溶液在室温下进行浸渍2天，以软化木素/纤维素复合体，每过8小时将浆料取出用疏解机疏解5min，，以使麦草与KOH充分混合均匀，得到预处理浆料；
[0022](2)往预处理浆料中加水将其浆浓调节至2%，得到稀释浆料；
[0023](3)将稀释浆料转入储存容器中，利用机械的方式在储存容器内的稀释浆料中产生空泡，利用空泡的膨胀和溃灭过程形成的冲击力破坏浆料中的木素，得到脱木素浆料。
[0024]机械产生空泡的方式如下:在储存容器中安装由电机带动的表面布设有多个凹坑的圆柱形转子，启动电机使得转子高速旋转，在圆柱形转子表面的凹坑处产生空泡。
[0025]所述转子的转速为2500?3000r/min。
[0026]取得到的脱木素浆料抄片，手抄片定量为100g/m2，在90°C温下干燥5min，之后置于恒温恒湿室中待检测。经检测，本实施例所得纸页的抗张强度为4900N/m，裂断长为3.1km，成纸强度足以满足生产新闻纸或纸板这类纸。
[0027]经检测随着转子转速的增加以及处理时间的延长，所得纸页的抗张强度和裂断长均有大幅度增加。转子转速的增大，转子的表面速度也增大，相应的空化作用也会增大，生成更多具有活性的H0_以及更强的机械效应(湍流和剪切)，进而促进麦草的脱木素。
[0028]实施例2
[0029]一种利用空化效应辅助麦草脱木素的方法，包括如下步骤:
[0030](I)室温下称取绝干麦草lKg，用标准切草机切成5mm长度，用浓度为0.lmol/L的KOH溶液在室温下进行浸渍3天，每过12小时将浆料取出用疏解机疏解lOmin，得到预处理浆料；
[0031](2)往预处理浆料中加水将其浆浓调节至7%，得到稀释浆料；
[0032](3)将稀释浆料转入储存容器中，利用机械的方式或者超声作用的方式在储存容器内的稀释浆料中产生空泡，利用空泡的膨胀和溃灭过程形成的冲击力破坏浆料中的木素，得到脱木素浆料。
[0033]超声作用产生空泡的方式如下:在储存容器中安装微气泡发生器，由微气泡发生器在稀释浆料中产生微气泡，并由超声发生器在储存容器内产生超声场，在声场的作用下在稀释浆料中形成空泡。
[0034]所述微气泡的直径为30 μ m。
[0035]超声场强度为5w/cm2。
[0036]取得到的脱木素浆料抄片，手抄片定量为100g/m2，在90°C温下干燥5min，之后置于恒温恒湿室中待检测。经检测纸页的抗张强度为5245N/m，裂断长为5.0km，木素含量由原来的17%脱除至5%，纸浆得率为75.8%。
[0037]提高浆浓可以使纤维之间的摩擦增多，增加了木素/纤维素复合体的断裂。也有利于空化效应产生的HO—更好与木素接触，从而氧化木素分子，使部分木素分子水解或离子化，增强木素的亲水性从而易于从浆料中去除。
[0038]利用超声作用产生空泡时，优选的超声场强度范围为I?5w/cm2，优选的微气泡的直径范围为小于30 μ m。
【主权项】
1.一种利用空化效应辅助麦草脱木素的方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)将麦草铡短后，用浓度为0.1?0.5mol/L的KOH溶液在室温下进行浸渍2?3天，每过8?12小时将浆料取出用疏解机疏解5?lOmin，得到预处理浆料； (2)往预处理浆料中加水将其浆浓调节至2?7%，得到稀释浆料； (3)将稀释浆料转入储存容器中，利用机械的方式或者超声作用的方式在储存容器内的稀释浆料中产生空泡，利用空泡的膨胀和溃灭过程形成的冲击力破坏浆料中的木素，得到脱木素浆料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，机械产生空泡的方式如下:在储存容器中安装由电机带动的表面布设有多个凹坑的圆柱形转子，启动电机使得转子高速旋转，在圆柱形转子表面的凹坑处产生空泡。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述转子的转速为2500?3000r/min。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，超声作用产生空泡的方式如下:在储存容器中安装微气泡发生器，由微气泡发生器在稀释浆料中产生微气泡，并由超声发生器在储存容器内产生超声场，在声场的作用下在稀释浆料中形成空泡。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述微气泡的直径小于30μ m。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述超声场强度为I?5w/cm2。
【专利摘要】一种利用空化效应辅助麦草脱木素的方法，包括如下步骤：(1)将麦草铡短后，用浓度为0.1～0.5mol/L的KOH溶液在室温下进行浸渍2～3天，每过8～12小时将浆料取出用疏解机疏解5～10min，得到预处理浆料；(2)往预处理浆料中加水将其浆浓调节至2～7％，得到稀释浆料；(3)将稀释浆料转入储存容器中，利用机械的方式或者超声作用的方式在储存容器内的稀释浆料中产生空泡，利用空泡的膨胀和溃灭过程形成的冲击力破坏浆料中的木素，得到脱木素浆料。本发明实现了麦草在常温常压下制浆的目的，具有低能耗、低化学品消耗，低污染的优点；浆料成纸强度高，适合生产具有良好强度性能的包装纸级浆料。
【IPC分类】D21C9/10
【公开号】CN104911940
【申请号】CN201510408016
【发明人】袁金霞, 王汉成, 杜莹莹, 黄显南
【申请人】广西大学
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年7月13日