盐肤木枝桠清洁制浆及其综合利用的方法

摘要

本发明属于韧皮纤维利用领域，特别涉及一种新的制浆原料盐肤木枝桠以及汽爆制浆工艺及其综合利用的方法。首先采用水煮分离得到皮与杆，再将皮汽爆处理，水洗后纤维原料进行打浆、漂白抄纸，抄纸后测量纸张强度，得到的纸张强度优于瓦楞纸，同时对水洗液进行分离纯化分别得到黄酮和单宁类物质，最后将杆进行压板或压块处理。汽爆盐肤木枝桠制浆造纸不仅减低了工业成本、清洁、环保，而且有利于功能组分的提取，对杆的压板和压块处理实现了盐肤木枝桠的综合利用。该工艺方法不仅为造纸领域寻找到了一类新原料，而且开辟了盐肤木高值化利用的新途径，为盐肤木资源的综合利用提供了新思路。

权利要求

1.一种盐肤木枝桠清洁制浆及其综合利用的方法，包括如下步骤：(1)蒸汽爆破：对收集的盐肤木枝桠进行水煮后剥皮，分别得到皮和杆，然后对皮进行蒸汽爆破处理，蒸汽爆破条件是0.8～1.5MPa，维持2～5min；

(2)功能组分提取：回收水煮液，对汽爆皮进行水洗，合并水煮液和汽爆水洗液，然后对所得液进行分离纯化得到盐肤木功能组分；

(3)打浆：对汽爆皮进行打浆，打浆条件是：飞刀转速是500-2000转/分钟，打浆时间

30～180s；

(4)漂白：对汽爆皮进行漂白，漂白的方法采用两段漂白技术，第一阶段漂白液的组成为：每百毫升液体2克Na2SiO3、每百毫升液体1克H2O2、每百毫升液体2克NaOH，第二阶段漂白液的组成为：每百毫升液体1克Na2SiO3、每百毫升液体1克H2O2、每百毫升液体1克NaOH，在40～80℃下，各漂0.5～2h，固液质量比1∶5～1∶20；

(5)抄纸：对漂白后的浆料进行清洗后抄纸；

(6)汽爆杆：对步骤(1)得到杆进行汽爆处理，汽爆条件为1.2～1.5Mpa下维压3～

5min；

(7)压板：将步骤(6)得到杆放入自制模具中使用热压成型机，控制温度在120～150度之间，压力10～20Mpa，维持15～40min压板成型；

(8)压块：将步骤(1)所得的杆用梳理机打散，控制杆的含水量在40％～60％，填入颗粒压块机，压块机转速在90～160r/min，环模与压辊间隙在0.2mm～1mm，压块成型。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是：步骤(2)所述的分离纯化步骤是指浓缩处理、离子交换。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征是：步骤(2)所述的功能组分包括黄酮、单宁。

说明书

盐肤木枝桠清洁制浆及其综合利用的方法

技术领域

[0001] 本发明属于韧皮纤维利用领域，特别涉及一种新的制浆造纸原料盐肤木枝桠，以及汽爆制浆工艺及其杆的利用和功能组分提取的方法。

背景技术

[0002] 从1990年至今，中国在世界纸张和纸板生产总增长量中的比重超过了50％，现在已经仅次于美国，成为全球第二大生产国。2007年，世界纸张产量为3.95亿吨，其中美国产量最高，中国居次，之后是日本和德国。到2010年，中国的造纸产品总需求量将从2003年的4800万吨增长到年均6850万吨。届时，中国国内产量预计可达6240万吨，进而成为全球范围内绝大部分主要种类原料产量增长的主导力量。

[0003] 制约中国造纸工业发展的主要瓶颈是原料。2006年进口商品木浆已达796万吨、进口废纸已达1962万吨，近年来和今后相当长的时期内，木浆和废纸进口量将会居高不下，预计到2010年进口木浆将达到1200万吨，进口废纸要突破2500万吨。

[0004] 开发和利用新的植物原料为我国造纸原料紧缺问题提供了解决方法。

[0005] 盐肤木(Rhus chinensis Mill.)为漆树科(Anacardiaceae)盐肤木属植物。该属植物为落叶灌木或乔木，全世界约250种，分布于亚热带和暖温带；在我国有6种、3个变种，除东北、内蒙古、青海和新疆外各省均有分布。其中，盐肤木不仅在国内大量存在，而且广泛分布于东亚地区，包括印度、中南半岛、马来西亚、印度尼西亚、日本和朝鲜等地。盐肤木生于海拔170-2700米的向阳山坡、沟谷、溪边的树林或灌木丛，属落叶小乔木或灌木，高2-10米；小枝棕褐色，被锈色柔毛，具圆形小皮孔。奇数羽状复叶，有小叶3-6对，叶轴具宽的叶状翅，小叶边缘具粗锯齿，叶片较大，长6-12厘米，宽3-7厘米。花期一般在8-9月，果期在10月。

[0006] 盐肤木种植过程中需要剪枝，产生大量的废弃枝桠，每年每亩地剪枝近1吨，这些资源如果不加以利用，将会造成很大的浪费。因此，我们对盐肤木进行了研究，发现其枝桠皮是一种很好的造纸原料，其纤维素、半纤维素和木质素含量与几种常用的树皮原料相近(见表1)。

[0007] 表1、几种树皮原料的化学成分含量比较

[0008]

[0009] 传统的制浆方法包括化学法和机械法或两者相结合。在制浆过程中，大量的使用化学试剂对原料的木素和半纤维素进行脱除，产生了大量的废液，对环境造成了严重的污染，所以控制造纸污水是我国治理环境问题的重点和难点。近年来，蒸汽爆破技术在生物质原料预处理领域获得应用发展。蒸汽爆破是采用空气、水蒸汽等介质对植物进行爆破。由于植物细胞壁由纤维素等物质组成，易受高压空气膨胀时的冲击而破裂，同时水蒸汽易浸入植物细胞中，使成分软化，产生一系列的化学变化，从而削弱了纤维间的粘结。蒸汽爆破后纤维素充分暴露，变成结构疏松、柔软的立体状组织。因此，我们采用蒸汽爆破法对原料进行预处理，再结合化学法进行漂白，减低了化学试剂的添加量，减少了对环境破坏。

[0010] 此外，盐肤木枝桠皮富含黄酮、单宁酸等多种药理活性组分，在医药、食品、化工领域有着广泛的用途。剥皮后杆的比重较大，约占整个枝桠质量的3/4。因此，从盐肤木枝桠皮中提取黄酮和单宁类物质，以及将盐肤木杆进行压制板材或压块是盐肤木枝桠资源综合利用的必要环节。

发明内容

[0011] 【本发明的目的】本发明的目的是提供了一种造纸新原料即盐肤木枝桠，通过引入蒸汽爆破处理技术，克服传统制浆工艺环境污染严重、能耗高的缺点，发展一种盐肤木枝桠汽爆制浆的清洁生产工艺，对其中可溶性功能组分——黄酮化合物和单宁类物质进行有效提取，同时对其杆进行压板或压块，解决野生盐肤木资源的综合利用问题，具有较大的社会和经济效益。

[0012] 本发明的技术方案如下：

[0013] 【技术方案】本发明提供的盐肤木皮纤维汽爆制浆造纸工艺的方法，包括如下步骤：

[0014] (1)分离处理：对盐肤木枝桠进行水煮半小时后剥皮，分离成皮与杆两部分；

[0015] (1)蒸汽爆破处理：对皮在0.8～1.5MPa压力下维压1～5min进行蒸汽爆破处理；

[0016] (2)功能组分提取：对汽爆料进行水洗，合并水煮液和汽爆水洗液，配成6％左右浓度的溶液，缓慢流入大孔吸附树脂，上柱完后用2倍的蒸馏水洗脱，再用3倍左右的溶剂洗脱，收集洗脱液，先常压后减压浓缩蒸出溶剂后，80℃以下真空干燥，得到黄酮、单宁等功能组分；

[0017] (3)打浆：对汽爆后的皮进行打浆，500～2000r/min处理30s～180s；

[0018] (4)漂白：采用两段漂白技术，第一阶段漂白液的组成为：每百毫升液体2克Na2SiO3、每百毫升液体1克H2O2、每百毫升液体2克NaOH，第二段漂白液的组成为：每百毫升液体1克Na2SiO3、每百毫升液体1克H2O2、每百毫升液体1克NaOH，在40～80℃下，固液质量比为1∶5～1∶20，各漂0.5～2h；

[0019] (5)抄纸：对漂白后的浆料进行水洗后抄纸；

[0020] (6)杆压板处理：

[0021] ①汽爆杆：对杆进行汽爆，条件为1.2～1.5Mpa下维压3～5min；

[0022] ②压板处理：用热压成型机将汽爆后杆在温度120～150度，压力10～20Mpa，维持15～40min，压板成型；

[0023] (7)压块处理：将杆至于颗粒压块机中，控制含水量在40％～60％，转速在90～160r/min，环模与压辊间隙在0.2mm～1mm。

[0024] 【技术特点】本专利的核心是盐肤木资源的高值化综合利用，通过无污染蒸汽爆破技术对盐肤木枝桠皮进行预处理，不仅减少了污染，而且降低了生产成本，同时提取其中可溶性功能组分黄酮和单宁类化合物，对杆进行压板或压块，实现了产品多元化发展，为盐肤木的高值化综合利用提供了新途径，经济前景广阔。

具体实施方式

[0025] 实施例1

[0026] (1)蒸汽爆破：对收集的盐肤木枝桠在固液质量比为1∶3，处理时间为30min的处理条件下进行水煮后剥皮，分离皮和杆，然后对皮在0.8MPa压力下维压5min进行蒸汽爆破处理；

[0027] (2)功能组分提取：对汽爆料进行水洗，合并水煮液和汽爆水洗液，配成6％左右浓度的溶液，缓慢流入大孔吸附树脂，上柱完后用2倍的蒸馏水洗脱，再用3倍40％的乙醇洗脱，收集洗脱液，先常压后减压浓缩蒸出溶剂后，80℃以下真空干燥，得到粗单宁化合物；

[0028] (3)打浆：飞刀转子2000转/分，浆池2000转/分，打浆30s；

[0029] (4)漂白：采用两段漂白技术，第一阶段漂白液的组成为：每百毫升液体2克Na2SiO3、每百毫升液体1克H2O2、每百毫升液体2克NaOH，第二段漂白液的组成为：每百毫升液体1克Na2SiO3、每百毫升液体1克H2O2、每百毫升液体1克NaOH，在40℃下，各漂2h，固液质量比1∶10。

[0030] (5)汽爆杆：将步骤(1)得到杆在1.4Mpa下维压3.5min进行蒸汽爆破处理；

[0031] (6)压板：将步骤(5)得到杆放入热压成型机，在温度120度，压力20Mpa，维持40min，压板成型，所得板材满足刨花板的国家标准；

[0032] (7)压块：用梳理机将杆打散，控制杆的含水量在50％，填入颗粒压块机，在转速90r/min，环模与压辊间隙在0.4mm，压块成型。

[0033] 纸浆得率：70.85％；单宁提取率：72.35％

[0034] 实施例2：(1)蒸汽爆破：对收集的盐肤木枝桠进行水煮后剥皮，然后对盐肤木皮在1.0Mpa压力下维压5min进行蒸汽爆破处理；

[0035] (2)功能组分提取：对汽爆后原料进行水洗，将其中吸附在纤维表面的功能组分回收，合并水煮液和汽爆水洗液，配成6％左右浓度的溶液，缓慢流入大孔吸附树脂，上柱完后用2倍的蒸馏水洗脱，再用3倍左右70％的乙醇洗脱，收集洗脱液，先常压后减压浓缩蒸出溶剂后，80℃以下真空干燥，得到粗黄酮；

[0036] (3)打浆：飞刀转子1400转/分，浆池1400转/分，打浆60s；

[0037] (4)汽爆盐肤木皮漂白：采用两段漂白技术，第一阶段漂白液的组成为：每百毫升液体2克Na2SiO3、每百毫升液体1克H2O2、每百毫升液体2克NaOH，第二段漂白液的组成为：每百毫升液体1克Na2SiO3、每百毫升液体1克H2O2、每百毫升液体1克NaOH，在50℃下，各漂1h，固液质量比1∶20；

[0038] (5)汽爆杆：将步骤(1)得到杆在1.2Mpa压力下维压5min进行蒸汽爆破处理；