专利名称：有机羧酸法从制浆黑液中提取高纯木素的技术的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种有机羧酸法从制浆黑液中提取高纯木素的技术。(二) 背景技术木质素(简称木素)与纤维素和半纤维素是构成植物骨架 的主要成分，是植物体次生代谢合成的一种天然有机高分子物质。估计每年全世界由植物生长可产生1500亿吨木素。木素是苯丙垸单体的无定形高聚物。工 业木素是一种宽分子量分布的可热塑性天然大分子材料，无稳定的玻璃化温度。 木素由于其结构复杂，生物降解难，是造纸工业主要的有机污染物，若不加以充分利用，就会造成大量的资源浪费和严重的环境污染。工业木素由于发生了 縮合或降解，成分复杂，相对分子质量分布从几百到几万；粘度低，分散度高， 溶于水，加工性能差，几乎没有热塑性能，这些特性限制了工业木素产品的开 发利用。目前在我国木质纤维素加工业仅造纸废液就可回收的木素约1000多万 吨，大部分经碱回收时直接燃烧处理，剩余部分经酸沉淀干燥制取工业木素产 品(主要是木素磺酸盐)年产量不到50万吨。工业碱法、亚氨法分离的木素由于 发生了縮合或降解，其特点是木素含量低，仅40% 60%，成分复杂，相对分子 质量分布从几百到几万；粘度低，分散度高，加工性能差；且含有制浆化学品 (高亚硫酸盐、高钠含量等)残留，溶于水，几乎没有热塑性能，除部分直接 用作减水剂、分散剂外，大量宝贵的木素资源研究开发效果很差。由于各种技 术条件的限制，至今为止，还没有一种在技术上、经济上均能满足工业化从制 浆黑液中提取木素的方法。目前专利公开的从制浆黑液中提取木素的综合技术 方法， 一般是采用在制浆黑液中加入无机酸、S02和C02等酸性化合物，使黑液PH降至6 8，然后分离提取木素；或向制浆黑液中单独或混合加入阳离子、 阴离子、非离子聚丙烯酞胺等有机聚合电解质分离提取木素。目前专利公开的 内容未说明各种方法分离木素可达到的纯度，而高纯木素为原料可研发的高技术产品有400余种。更为重要的是，无机酸、S02和C02等酸性化合物中和沉淀 木素后的剩余物形成的二次污染仍是无法解决的问题。当前，国际造纸业已实 现少污染、低污染的技术飞跃。随着制浆技术、造纸废液回收处理技术、木素 分离和改性技术的进步，纯度高、分子量大、难溶于水、可热塑加工的木素工 业产品将大量进入研究开发领域。高纯木素可以广泛地由于化工、地膜、机电、 建筑材料、包装和环保等生产加工领域。同时将带动造纸、化工、化肥、农膜、 机电、材料、包装和环保等产业方面的发展，有利于实现生态效益、社会效益 和经济效益三者的统一，对经济与社会可持续发展有重要的应用前景和意义。
发明内容1、 发明目的本发明的目的是为解决制浆造纸加工利用中大量木素废弃物 造成生态环境恶化问题，提供一种以制浆黑液等为原料，采用有机羧酸分离法， 生产分子量分布均匀，不溶于水，可热塑，可降解的高纯木素的提取技术。为 节能减排和可再生木质素资源的开发利用服务。2、 技术方案本发明的技术方案是制浆浆液分离，提取黑液；将黑液浓 縮至波美2(T以上；在30 90。C加羧酸调节浓縮黑液的pH为4以下，进行沉 降分离2 16小时；含木素的沉降分离物加入3 10%有机溶剂，搅拌反应1 3 小时，将有机杂质溶解分离，过滤、洗涤至中性；将洗涤后的滤饼干燥、粉碎 得到高纯木素；分离高纯木素后的剩余成分浓縮至波美25。以上进入热能和碱 回收；除提取高纯木素外，在30 90'C加酸调节浓縮黑液的pH为7以下，可直接通过喷雾干燥得到一般粗木素产品。羧酸是通式为R-C00H的化合物和其衍生物，选用甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、 丙酮酸和其它一元羧酸，草酸、苹果酸、琥珀酸、马来酸、草酰乙酸、富马酸 和其它二元羧酸，柠檬酸、乌头酸和其它三元羧酸， 一氯乙酸、二氯乙酸、三 氯乙酸、乙酸酐、马来酸酐和其它羧酸衍生物中的一种或两种以上的任意组合。有机溶剂选用乙醇、丙酮、丁酮、乙酸乙酯和其它醇、酮、酯中的一种或 两种以上的任意组合。3、有益效果本发明的有益效果主要表现在(1) 以制浆黑液等为原料，采用羧酸分离法，生产分子量分布均匀，不溶 于水，可热塑，可降解的高纯木素。本发明综合成本低，无二次污染排放，将 成为解决制浆造纸加工利用中大量木素废弃物造成生态环境恶化问题和节能减 排的主要技术途径之一。(2) 羧酸及羧酸衍生物在高纯木素分离提取中形成的羧酸盐在高温下会分 解形成C02、水和金属氧化物，没有二次污染物的残留和处理。(3) 本发明可直接作为碱回收的附属工程，分离高纯木素后的剩余成分浓 縮至波美25。以上进入热能和碱回收，从根本上解决了一般酸析木素工艺残余 酸、氯化物、硫酸盐等化合物对热能和碱回收的影响。(4) 除提取高纯木素外，在30 90'C加酸调节浓縮黑液的pH为7以下，可直接通过喷雾干燥得到一般粗木素产品。 具体实施方式
1、制浆浆液分离，提取黑液，将黑液浓縮至波美20。，在3(TC加草酸调节浓縮黑液的pH为4，进行沉降分离16小时，含木素的沉降分离物加入3% 的乙醇，搅拌反应3小时，将有机杂质溶解分离，过滤、洗涤至中性，将洗涤 后的滤饼干燥、粉碎得到高纯木素，分离高纯木素后的剩余成分浓縮至波美25 °进入热能和碱回收。2、 制浆浆液分离，提取黑液；将黑液浓縮至波美25。，在6(TC加柠檬酸 调节浓縮黑液的pH为2，进行沉降分离6小时；含木素的沉降分离物加入5% 的丙酮，搅拌反应2小时，将有机杂质溶解分离，过滤、洗涤至中性，将洗涤 后的滤饼千燥、粉碎得到高纯木素，分离高纯木素后的剩余成分浓縮至波美30 °进入热能和碱回收。3、 制浆浆液分离，提取黑液；将黑液浓縮至波美30。，在7(TC加三氯乙 酸调节浓縮黑液的pH为1，进行沉降分离4小时，含木素的沉降分离物加入 10Q/。的乙酸乙酯，搅拌反应l小时，将有机杂质溶解分离，过滤、洗涤至中性， 将洗涤后的滤饼干燥、粉碎得到高纯木素，分离高纯木素后的剩余成分浓縮至 波美32°进入热能和碱回收。4、 制浆浆液分离，提取黑液；将黑液浓缩至波美28。，在8(TC加乙酸酐 调节浓縮黑液的pH为3，进行沉降分离2小时，含木素的沉降分离物加入5% 的乙醇和丙酮l: l混合溶液，搅拌反应3小时，将有机杂质溶解分离，过滤、 洗涤至中性，将洗涤后的滤饼干燥、粉碎得到高纯木素，分离高纯木素后的剩 余成分浓縮至波美3(T进入热能和碱回收。5、 制浆浆液分离，提取黑液，将黑液浓缩至波美30。，在9(TC加丙酸和 草酸l: 1的混合溶液调节浓縮黑液的pH为2，进行沉降分离6小时，含木素 的沉降分离物加入8%的乙醇和乙酸乙酯的混和溶液，搅拌反应2小时，将有机杂质溶解分离，过滤、洗涤至中性，将洗涤后的滤饼干燥、粉碎得到高纯木素， 分离高纯木素后的剩余成分浓縮至波美28°进入热能和碱回收。6、制浆浆液分离，提取黑液；将黑液浓縮至波美27。，在9(TC加草酸调 节浓縮黑液的PH为7，直接通过喷雾干燥得到一般粗木素产品。
权利要求
1、一种有机羧酸法从制浆黑液中提取高纯木素的技术，其主要过程包括制浆浆液分离，提取黑液；将黑液浓缩至波美20°以上；在30～90℃加羧酸调节浓缩黑液的pH为4以下，进行沉降分离2～16小时；含木素的沉降分离物加入3～10％有机溶剂，搅拌反应1～3小时，将有机杂质溶解分离，过滤、洗涤至中性；将洗涤后的滤饼干燥、粉碎得到高纯木素；分离高纯木素后的剩余成分浓缩至波美25°以上进入热能和碱回收；除提取高纯木素外，在30～90℃加酸调节浓缩黑液的pH为7以下，可直接通过喷雾干燥得到一般粗木素产品。
2、 根据权利要求1所述的有机羧酸法从制浆黑液中提取高纯木素的 技术，其特征是，所述的羧酸是通式为R-COOH的化合物和其衍生物， 选用甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、丙酮酸和其它一元羧酸；草酸、苹果酸、 琥珀酸、马来酸、草酰乙酸、富马酸和其它二元羧酸；柠檬酸、乌头酸 和其它三元羧酸； 一氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸、乙酸酐、马来酸酐 和其它羧酸衍生物中的一种或两种以上的任意组合。
3、 根据权利要求1所述的有机羧酸法从制浆黑液中提取高纯木素的 技术，其特征是，所述的有机溶剂选用乙醇、丙酮、丁酮、乙酸乙酯和 其它醇、酮、酯中的一种或两种以上的任意组合。
全文摘要
本发明涉及一种有机羧酸法从制浆黑液中提取高纯木素的技术。依次包括如下步骤将制浆的浆液分离，提取黑液；黑液浓缩至波美20°以上；在30～90℃加羧酸调节浓缩黑液的pH为4以下，进行沉降分离2～16小时；含木素的沉降分离物加入3～10％有机溶剂，搅拌反应1～3小时，将有机杂质溶解分离，过滤、洗涤至中性；将洗涤后的滤饼干燥、粉碎得到高纯木素；分离后的剩余成分浓缩至波美25°以上进入热能和碱回收。本发明成本低，无二次污染，分离出的高纯木素分子量分布均匀，不溶于水，可热塑，可降解，为高纯木素在热塑填充材料、共混、共聚、生物质能材料等方面的大量应用创造了条件。
文档编号C08H7/00GK101503431SQ200810045368
公开日2009年8月12日 申请日期2008年2月4日 优先权日2008年2月4日
发明者东 徐, 林晓艳, 罗学刚, 彦 陈 申请人:西南科技大学