一种制浆黄液中有机物高效分级分离的方法转让专利
申请号 : CN201910655364.6
文献号 : CN110550797B
文献日 : 2021-03-30
发明人 : 曾宪海 , 丁宁 , 李嘉臣 , 唐兴 , 孙勇 , 林鹿
申请人 : 厦门大学
摘要 :
本发明提供了一种制浆黄液中有机物高效分级分离的方法，包括步骤：1)纤维植物经固体碱活性氧制浆方法蒸煮后，得到浆料和制浆黄液；2)将步骤1)中的制浆黄液加入有机溶剂中，析出白色沉淀I；3)步骤2)中白色沉淀I通过过滤方式回收，滤液中有机溶剂通过精馏方式回收，馏出的有机溶剂回收反复利用；4)向步骤3)中釜液中加入酸类调节pH值至2.0及以下，析出淡黄色沉淀II；5)步骤2)中白色沉淀I用有机溶剂洗涤，用于进一步分离精制，步骤4)中淡黄色沉淀II用水洗涤，作为高纯木质素作后续使用。应用本技术方案可实现对制浆黄液进行分级沉淀，达到良好的沉淀回收效果。
权利要求 :
1.一种制浆黄液中有机物高效分级分离的方法，其特征在于包括以下步骤：
1)纤维植物经固体碱活性氧制浆方法蒸煮后，反应产物经过滤分离得到浆料和制浆黄液；
2)将步骤1)中的制浆黄液加入有机溶剂中，析出白色沉淀I，该白色沉淀I为大分子脂肪类有机物及小分子有机酸盐；
3)步骤2)中白色沉淀I通过过滤方式回收，滤液中有机溶剂通过精馏方式回收，馏出的有机溶剂回收反复利用，并收集釜液；
4)向步骤3)中釜液中加入酸类调节pH值至2.0及以下，析出淡黄色沉淀II，该淡黄色沉淀II为大分子芳香类有机物，也即从生物质原料脱出的未被降解或降解程度较低的木质素；
5)步骤2)中白色沉淀I用有机溶剂洗涤，用于进一步分离精制，步骤4)中淡黄色沉淀II用水洗涤，作为高纯木质素作后续使用。
2.根据权利要求1所述的一种制浆黄液中有机物高效分级分离的方法，其特征在于，在步骤2)中所用的有机溶剂为与水混溶的有机溶剂。
3.根据权利要求1所述的一种制浆黄液中有机物高效分级分离的方法，其特征在于，在步骤2)中，黄液与有机溶剂的添加体积比例大于2:1。
4.根据权利要求1所述的一种制浆黄液中有机物高效分级分离的方法，其特征在于，在步骤2)中，若要达到大分子脂肪类及小分子有机酸类物质的完全分离，黄液与有机溶剂的添加体积比例大于1:5。
5.根据权利要求1所述的一种制浆黄液中有机物高效分级分离的方法，其特征在于，在步骤4)中，加入的酸类物质包括无机酸及有机酸。
说明书 :
一种制浆黄液中有机物高效分级分离的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及制浆废液处理领域，具体是指一种制浆黄液中有机物高效分级分离的方法。
背景技术
[0002] 随着国内对化工产业的环保要求日益提高，纸浆造纸工业的废水处理引起了广泛关注。目前制浆废液的处理仍是纸浆造纸工业的一大成本项。粗放的废液处理技术方法，如
浓缩焚烧等，由于其差强人意的经济和环境效益，在未来的产业技术中将被更为精细、集约
的技术逐步替代。专利CN105332310A公开了一种二乙醇胺制浆废液中通过超滤等膜过滤方
式分离废液中有机成分，并将剩余液体补料循环蒸煮的方法，通过机械的方式将大分子有
机物分离。专利CN1995280A公开了一种纸浆造纸废液木质素改性固沙材料的方法，通过向
黄液内补加尿素和醛类化合物的方式，形成木质素脲醛树脂，从而加以利用。但上述两种方
法均未实现对废液成分的全组分针对性分类利用。
浓缩焚烧等，由于其差强人意的经济和环境效益，在未来的产业技术中将被更为精细、集约
的技术逐步替代。专利CN105332310A公开了一种二乙醇胺制浆废液中通过超滤等膜过滤方
式分离废液中有机成分，并将剩余液体补料循环蒸煮的方法，通过机械的方式将大分子有
机物分离。专利CN1995280A公开了一种纸浆造纸废液木质素改性固沙材料的方法，通过向
黄液内补加尿素和醛类化合物的方式，形成木质素脲醛树脂，从而加以利用。但上述两种方
法均未实现对废液成分的全组分针对性分类利用。
发明内容
[0003] 本发明的目的在于提供一种制浆黄液中有机物高效分级分离的方法，实现对制浆黄液进行分级沉淀，达到良好的沉淀回收效果。
[0004] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种制浆黄液中有机物高效分级分离的方法，包括以下步骤：
[0005] 1)纤维植物经固体碱活性氧制浆方法蒸煮后，反应产物经过滤分离得到浆料和制浆黄液；
[0006] 2)将步骤1)中的制浆黄液加入有机溶剂中，析出白色沉淀I，该白色沉淀I为大分子脂肪类有机物及小分子有机酸盐；
[0007] 3)步骤2)中白色沉淀I通过过滤方式回收，滤液中有机溶剂通过精馏方式回收，馏出的有机溶剂回收反复利用，并收集釜液；
[0008] 4)向步骤3)中釜液中加入酸类调节pH值至2.0及以下，析出淡黄色沉淀II，该淡黄色沉淀II为大分子芳香类有机物，也即从生物质原料脱出的未被降解或降解程度较低的木
质素；
质素；
[0009] 5)步骤2)中白色沉淀I用有机溶剂洗涤，用于进一步分离精制，步骤4)中淡黄色沉淀II用水洗涤，作为高纯木质素作后续使用。
[0010] 在一较佳的实施例中，在步骤2)中所用的有机溶剂为与水混溶的有机溶剂。
[0011] 在一较佳的实施例中，在步骤2)中，黄液与有机溶剂的添加体积比例大于2:1。
[0012] 在一较佳的实施例中，在步骤2)中，若要达到大分子脂肪类及小分子有机酸类物质的完全分离，黄液与有机溶剂的添加体积比例大于1:5。
[0013] 在一较佳的实施例中，在步骤4)中，加入的酸类物质包括无机酸及有机酸。
[0014] 相较于现有技术，本发明的技术方案具备以下有益效果：
[0015] 本发明提供了一种制浆黄液中有机物高效分级分离的方法，基于制浆黄液的成分组成及性质通过简单的化学沉淀方式，将废液中的成分按照其分子量大小，化学结构构成
等不同的性质类型，为黄液的全组分利用，及木质素的精细化利用奠定良好基础，实现黄液
有机物的分离回收。采用了有机溶剂以及不同的酸类为沉淀剂，对制浆黄液进行分级沉淀，
达到良好的沉淀回收效果，实现了黄液的全组分分级分离，使黄液以及生物质原料的全组
分利用成为可能。本方法有效克服了传统制浆废液处理工序复杂，处理费用高昂，且黄液有
机质难以有效利用等缺点，通过简单的化学沉淀的方式，实现黄液内脂肪类有机质和芳香
类有机质的高效分级分离，过程简便，成本较低，同时为黄液有机质的分级分离利用提供了
可能，实现了“零排放”的环境友好工业理念。
等不同的性质类型，为黄液的全组分利用，及木质素的精细化利用奠定良好基础，实现黄液
有机物的分离回收。采用了有机溶剂以及不同的酸类为沉淀剂，对制浆黄液进行分级沉淀，
达到良好的沉淀回收效果，实现了黄液的全组分分级分离，使黄液以及生物质原料的全组
分利用成为可能。本方法有效克服了传统制浆废液处理工序复杂，处理费用高昂，且黄液有
机质难以有效利用等缺点，通过简单的化学沉淀的方式，实现黄液内脂肪类有机质和芳香
类有机质的高效分级分离，过程简便，成本较低，同时为黄液有机质的分级分离利用提供了
可能，实现了“零排放”的环境友好工业理念。
附图说明
[0016] 图1为本发明优选实施例中黄液脂肪类有机物沉淀的2D HSQC NMR图谱；
[0017] 图2为本发明优选实施例中黄液酸析木素的2D HSQC NMR图谱对比；
[0018] 图3为本发明优选实施例中磨木木素的2D HSQC NMR图谱对比。
具体实施方式
[0019] 下文结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
[0020] 一种制浆黄液中有机物高效分级分离的方法，包括以下步骤：
[0021] 1)纤维植物经固体碱活性氧制浆方法蒸煮后，反应产物经过滤分离得到浆料和制浆黄液。
[0022] 2)将步骤1)中的制浆黄液加入有机溶剂中，析出白色沉淀I，该白色沉淀I为大分子脂肪类有机物及小分子有机酸盐；所述有机溶剂具体为与水混溶的有机溶剂，如甲醇等
醇类，丙酮等酮类，乙醛等醛类、四氢呋喃等醚类。
醇类，丙酮等酮类，乙醛等醛类、四氢呋喃等醚类。
[0023] 3)步骤2)中白色沉淀I通过过滤方式回收，滤液中有机溶剂通过精馏方式回收，馏出的有机溶剂回收反复利用，并收集釜液；
[0024] 4)向步骤3)中釜液中加入酸类调节pH值至2.0及以下，析出淡黄色沉淀II，该淡黄色沉淀II为大分子芳香类有机物，也即从生物质原料脱出的未被降解或降解程度较低的木
质素；在步骤4)中，加入的酸类物质包括盐酸、硫酸等无机酸及甲酸、乙酸等有机酸。
质素；在步骤4)中，加入的酸类物质包括盐酸、硫酸等无机酸及甲酸、乙酸等有机酸。
[0025] 5)步骤2)中白色沉淀I用有机溶剂洗涤，用于进一步分离精制，步骤4)中淡黄色沉淀II用水洗涤，作为高纯木质素作后续使用。
[0026] 具体来说，在步骤2)中，黄液与有机溶剂的添加体积比例大于2:1。若要达到大分子脂肪类及小分子有机酸类物质的完全分离，黄液与有机溶剂的添加体积比例大于1:5。
[0027] 实施例1
[0028] 称取1kg(干重)纤维植物原料，经固体碱活性氧法蒸煮制浆后收集黄液。取样测定黄液干重约占液体总重6.15％。将黄液加入5倍体积比的甲醇溶剂中，混合均匀后，析出白
色沉淀，该白色沉淀为大分子脂肪类有机物及小分子有机酸盐，过滤并用甲醇洗涤，干燥，
称取其重量占液体总干重的81.3％。将混合液精馏，塔顶回收溶剂甲醇，甲醇可反复利用，
塔釜收集残余水溶液。向釜液中加入盐酸溶液调节pH至1.02，析出淡黄色沉淀，该淡黄色沉
淀为大分子芳香类有机物，也即生物质原料脱除的未被降解或降解程度较低的木质素，将
该部分沉淀过滤并水洗，干燥，称取其重量占液体总干重的9.1％。
色沉淀，该白色沉淀为大分子脂肪类有机物及小分子有机酸盐，过滤并用甲醇洗涤，干燥，
称取其重量占液体总干重的81.3％。将混合液精馏，塔顶回收溶剂甲醇，甲醇可反复利用，
塔釜收集残余水溶液。向釜液中加入盐酸溶液调节pH至1.02，析出淡黄色沉淀，该淡黄色沉
淀为大分子芳香类有机物，也即生物质原料脱除的未被降解或降解程度较低的木质素，将
该部分沉淀过滤并水洗，干燥，称取其重量占液体总干重的9.1％。
[0029] 实施例2
[0030] 称取1kg(干重)纤维植物原料，经固体碱活性氧法蒸煮制浆后收集黄液。取样测定黄液干重约占液体总重6.15％。将黄液加入8倍体积比的四氢呋喃溶剂中，混合均匀后，析
出白色沉淀，该白色沉淀为大分子脂肪类有机物及小分子有机酸盐，过滤并用四氢呋喃洗
涤，干燥，称取其重量占液体总干重的81.4％。将混合液精馏，塔顶回收溶剂四氢呋喃，四氢
呋喃可反复利用，塔釜收集残余水溶液。向釜液中加入硫酸溶液调节pH至0.72，析出淡黄色
沉淀，该淡黄色沉淀为大分子芳香类有机物，也即生物质原料脱除的未被降解或降解程度
较低的木质素，将该部分沉淀过滤并水洗，干燥，称取其重量占液体总干重的9.1％。
出白色沉淀，该白色沉淀为大分子脂肪类有机物及小分子有机酸盐，过滤并用四氢呋喃洗
涤，干燥，称取其重量占液体总干重的81.4％。将混合液精馏，塔顶回收溶剂四氢呋喃，四氢
呋喃可反复利用，塔釜收集残余水溶液。向釜液中加入硫酸溶液调节pH至0.72，析出淡黄色
沉淀，该淡黄色沉淀为大分子芳香类有机物，也即生物质原料脱除的未被降解或降解程度
较低的木质素，将该部分沉淀过滤并水洗，干燥，称取其重量占液体总干重的9.1％。
[0031] 实施例3
[0032] 称取1kg(干重)纤维植物原料，经固体碱活性氧法蒸煮制浆后收集黄液。取样测定黄液干重约占液体总重6.15％。将黄液加入2倍体积比的乙醛溶剂中，混合均匀后，析出白
色沉淀，该白色沉淀为大分子脂肪类有机物及小分子有机酸盐，过滤并用乙醛洗涤，干燥，
称取其重量占液体总干重的68.5％。将混合液精馏，塔顶回收溶剂乙醛，乙醛可反复利用，
塔釜收集残余水溶液。向釜液中加入甲酸溶液调节pH至1.94，析出淡黄色沉淀，该淡黄色沉
淀为大分子芳香类有机物，也即生物质原料脱除的未被降解或降解程度较低的木质素，将
该部分沉淀过滤并水洗，干燥，称取其重量占液体总干重的15.4％。
色沉淀，该白色沉淀为大分子脂肪类有机物及小分子有机酸盐，过滤并用乙醛洗涤，干燥，
称取其重量占液体总干重的68.5％。将混合液精馏，塔顶回收溶剂乙醛，乙醛可反复利用，
塔釜收集残余水溶液。向釜液中加入甲酸溶液调节pH至1.94，析出淡黄色沉淀，该淡黄色沉
淀为大分子芳香类有机物，也即生物质原料脱除的未被降解或降解程度较低的木质素，将
该部分沉淀过滤并水洗，干燥，称取其重量占液体总干重的15.4％。
[0033] 实施例4
[0034] 称取1kg(干重)纤维植物原料，经固体碱活性氧法蒸煮制浆后收集黄液。取样测定黄液干重约占液体总重6.15％。将黄液加入0.8倍体积比的丙酮溶剂中，混合均匀后，析出
白色沉淀，该白色沉淀为大分子脂肪类有机物及小分子有机酸盐，过滤并用丙酮洗涤，干
燥，称取其重量占液体总干重的13.2％。将混合液精馏，塔顶回收溶剂丙酮，丙酮可反复利
用，塔釜收集残余水溶液。向釜液中加入乙酸溶液调节pH至1.27，析出淡黄色沉淀，该淡黄
色沉淀为大分子芳香类有机物，也即生物质原料脱除的未被降解或降解程度较低的木质
素，将该部分沉淀过滤并水洗，干燥，称取其重量占液体总干重的18.0％。
白色沉淀，该白色沉淀为大分子脂肪类有机物及小分子有机酸盐，过滤并用丙酮洗涤，干
燥，称取其重量占液体总干重的13.2％。将混合液精馏，塔顶回收溶剂丙酮，丙酮可反复利
用，塔釜收集残余水溶液。向釜液中加入乙酸溶液调节pH至1.27，析出淡黄色沉淀，该淡黄
色沉淀为大分子芳香类有机物，也即生物质原料脱除的未被降解或降解程度较低的木质
素，将该部分沉淀过滤并水洗，干燥，称取其重量占液体总干重的18.0％。
[0035] 本发明提供了一种制浆黄液中有机物高效分级分离的方法，基于制浆黄液的成分组成及性质通过简单的化学沉淀方式，将废液中的成分按照其分子量大小，化学结构构成
等不同的性质类型，为黄液的全组分利用，及木质素的精细化利用奠定良好基础，实现黄液
有机物的分离回收。采用了有机溶剂以及不同的酸类为沉淀剂，对制浆黄液进行分级沉淀，
达到良好的沉淀回收效果，实现了黄液的全组分分级分离，使黄液以及生物质原料的全组
分利用成为可能。本方法有效克服了传统制浆废液处理工序复杂，处理费用高昂，且黄液有
机质难以有效利用等缺点，通过简单的化学沉淀的方式，实现黄液内脂肪类有机质和芳香
类有机质的高效分级分离，过程简便，成本较低，同时为黄液有机质的分级分离利用提供了
可能，实现了“零排放”的环境友好工业理念。
等不同的性质类型，为黄液的全组分利用，及木质素的精细化利用奠定良好基础，实现黄液
有机物的分离回收。采用了有机溶剂以及不同的酸类为沉淀剂，对制浆黄液进行分级沉淀，
达到良好的沉淀回收效果，实现了黄液的全组分分级分离，使黄液以及生物质原料的全组
分利用成为可能。本方法有效克服了传统制浆废液处理工序复杂，处理费用高昂，且黄液有
机质难以有效利用等缺点，通过简单的化学沉淀的方式，实现黄液内脂肪类有机质和芳香
类有机质的高效分级分离，过程简便，成本较低，同时为黄液有机质的分级分离利用提供了
可能，实现了“零排放”的环境友好工业理念。
[0036] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，利用此构思对本发明进行非
实质性的改动，均属于侵犯本发明保护范围的行为。
实质性的改动，均属于侵犯本发明保护范围的行为。