造纸黑液综合利用新途径

1、造纸黑液综合利用新途径摘要：由阔叶半化学浆造纸黑液酸化提取木质素，滤液采用三室电渗析离子交换膜回收酸、碱和盐，把最后的糖液制成焦糖色素。结果说明，上述木质素作为橡胶偶联剂比工业用KH-590性能更好，得到的焦糖色素符合国家标准，该工艺具有明显的社会、环境及经济效益。关键词：造纸黑液木质素电渗析糖液焦糖色素造纸黑液的处理是我国环保治理的一个重大课题，目前制浆造纸的方法主要有：化学法、半化学法和化学机械法、机械法。纸浆原料分为：木浆针叶木浆和阔叶木浆、草浆稻草浆、麦草浆、芦苇浆等。目前，研究开发木质素及木质素类化合物用处的报道较多13，但对提取木质素以后母液的利用研究不多，一般采用燃烧法进展处理4

2、，该法不但投资费用高，而且仅合适于大型制浆造纸厂，同时烧掉了大量的有机原料。本课题组经过数年对造纸黑液的开发研究，采用资源回收方法来治理黑液对环境的污染，即对造纸黑液进展综合利用，彻底铲除黑液对环境的危害。本文所采用的工艺在处理造纸废水工艺过程中每一步都有产品回收，即无排放，也无燃烧，不产生二次污染。因此，无论是从保护环境的角度，还是考虑利用废弃资源，都具有良好的社会意义及经济价值。现以阔叶半化学浆黑液为原料，进展实验研究。1实验局部1.1实验原料原料：阔叶半化学浆黑液，由黑龙江省柴河造纸厂提供。黑液中主要成份为木质素、复原糖类、有机酸及生物碱和钠盐等。1.2实验主要设备自制双膜三室电渗析装置

3、阴、阳离子交换膜组成1.3实验内容1.3.1造纸黑液中木质素的别离及应用造纸黑液中含有大量的木质素，木质素是一类以苯丙烷单体为骨架，具有网状构造的高分子聚合物，其主要功能基为甲氧基、酚羟基、醇羟基、羧基等。因此木质素具有类似酚一样的性质，在碱性溶液中溶解，在酸性溶液中沉淀析出。利用木质素这一特性，对造纸黑液进展酸化，使木质素沉淀，经过滤、洗涤得到固体本质素产品。然后，把该产品作为橡胶偶联剂用于橡胶。1.3.2提取液中酸、碱及盐的回收把提取木质素后的滤液送入由阴、阳离子交换膜组成的双膜三室电解槽的中间室，阴极室、阳极室各放置水，在直流电场作用下，中间室液内钠离子通过阳离子交换膜向阴极室挪动并生成

4、氢氧化钠，酸根离子通过阴离子交换膜向阳极室挪动并生成酸，电解液经循环电解，待阴极室的氢氧化钠到达一定浓度后，返回到制浆工段。阳极室的酸到达一定浓度后返回用于沉淀黑液中的木质素，中间室的复原糖溶液中剩余少量的酸碱，经加热蒸发浓缩过程中盐析出，经过滤回收糖液中的盐。1.3.3糖液制成焦糖色素经过用电渗析方法回收酸、碱及盐后的母液，含糖量约为10%左右，其主要成份是多聚木糖，将多聚木糖液进一步浓缩，然后经喷雾枯燥，即得到焦糖色素。1.3.4产品的使用性能评价1木质素作为橡胶偶联剂。通过不同提取条件下，从造纸黑液中提取不同规格木质素固体颗粒，将它们作为橡胶偶联剂，然后测定橡胶的各项性能，并与硅烷偶联剂

5、KH-590进展硫化胶性能比拟。2制得焦糖色素的性能测试。对从多聚糖母液中提取的焦糖色素进展性能测试，采用中华人民共和国国家标准?食品添加剂焦糖色?GB8817-88进展测试。2结果与讨论本工艺是将造纸黑液作为资源进展开发，以回收资源为目的对造纸黑液进展治理，得到的酸、碱进展循环使用；盐进展回收，而木质素那么用作橡胶偶联剂，多聚木糖那么进一步制得焦糖色素。2.1木质素作为橡胶偶联剂选择了两种规格的木质素：1#，是大颗粒木质素配制成的10%溶液；2#，为超细木质素产品。把这两种木质素作为偶联剂分别参加不同的橡胶进展混炼，并与工业用KH-590偶联剂比拟。2.1.1参加丁腈胶1302#混合胶在丁腈

6、胶1302#混合胶中分别参加木质素1#、2#和KH-590进展混炼，测定橡胶的性能，结果见表1。表1木质素与KH-590在丁腈胶1302#混合胶的性能比拟配方特征消费配方实验配方木质素1#木质素2#KH-590添加剂用量/份量3.03.03.0拉伸强度/Pa13.014.614.013.0拉断伸长率/%280270270260永久变形性/%13131317邵尔A硬度/度81828178注：混合胶总量为200g，每份为2g，木质素溶液含固量10%，偶联剂是橡胶的一种助剂，KH-590是硅烷偶联剂中的一种。由表1可以看出，与消费配方相比，当偶联剂添加量一样时，木质素1#、2#均使橡胶的拉伸强度增加

7、，分别增加12.3%和7.7%，从拉断伸长率来看，那么有所下降；永久变形性不变，邵尔A硬度变化不大。而参加KH-590那么对该橡胶的作用不明显。2.1.2参加丁2#天然烟片胶在丁2#天然烟片胶中参加分别不同份数的1#木质素和KH-590，考察其性能，结果见表2。表2木质素粉末与KH-590在丁2#天然烟片胶根底配方性能比拟工程根底配方木质素1#KH-5900.51.01.50.51.01.5拉伸强度/pa17.519.521.718.3716.8518.8421.0拉断伸长率/%179178179177134125140300%定伸强度/Pa5.686.216.706.4711.213.312

8、.7邵尔A硬度/度43.544.04443.5444544从表2中可以明显看出，添加木质素1#，使丁2#天然烟片胶的拉伸强度明显进步，并随参加量的增加而出现一个峰值，即参加1.0份时，橡胶的拉伸强度达最大，比根底配方进步了24%；对橡胶的拉断伸长率影响不大，对300%定伸强度，也有一定的增加；对邵尔A硬度影响不大。而使用KH-590，添加1.5份时拉伸强度进步仅20%。这说明在天然橡胶中KH-590与木质素两者均对硫化胶有补强作用。结合表1、表2可知，木质素作为偶联剂不仅具有KH-590的功能,而且对各类橡胶都具有较好的适应性。2.2制得焦糖色素的性能多聚木糖母液经过浓缩、枯燥得到焦糖色素。本

9、产品稀释100倍后呈红棕色透明液，无浑浊，无沉淀物；略带甜香，无味或略带甘味，无酸涩味。对实验产品进展了性能测定并与国家标准比拟，结果见表3。由表3可以看出，自制产品的各项指标均符合焦糖色素的国家标准。因此，用提取木质素后母液进一步得到焦糖色素的工艺道路是可行的。表3自制产品性能与国标的比拟工程指标固体自制产品国家标准色率(EB单位)10316046000水分/%3.03.0氨氮以NH3计/%0.020.2二氧化硫以S2计*/%无0.1砷以As计/%0.00010.0003铅以Pb计/%0.00010.0005重金属/%0.00040.0014-甲基咪唑含量/%无0.022.3效益估算采用本工艺不仅可以根治造纸黑液，解决环境污染问题，而且回收了有用的化工产品，因此具有一定的社会效益和经济效益。以木质素作为偶联剂来说，目前硅烷偶联剂KH590价格为7万元t左右，而消费1t木质素产品的费用不超过5千元，同时回收的酸、碱作原料可循环使用，降低消费本钱。3结论1采用电渗析离子交换膜处理脱木质素母液，可回收酸、碱和盐，其中酸、碱可循环使用；最后的糖液那么可经浓缩和喷雾枯燥得到焦糖色素。2经酸析得到的木质素类化合物作为橡胶偶联剂，与硅烷偶联剂KH-590相比，性能更优。3由多聚木糖液制得的焦糖色素符合国家标准。4本工艺具有明显的社会、环境和经济效益。参考文献1穆环珍，