一种提高预水解硫酸盐溶解浆反应性能的方法

技术领域

本发明属于制浆造纸技术领域，涉及一种提高预水解硫酸盐溶解浆反应性能的方法。

背景技术

溶解浆又称为精制浆或浆粕，具有较高的纤维素含量(90-99％)、较低的半纤维素(2-4％)和木素含量(1％以下)以及微量的树脂和灰分含量，是目前除棉花以外获取高纯度纤维素的主要途径，其主要用于纺织业和烟草制造业，其中60％用于纺织用黏胶纤维的生产。随着众多纤维素产品生产技术日臻成熟，以溶解浆为代表的纤维素原料将被赋予更多的使用价值。2013年我国粘胶纤维产量为314.5万吨，国内棉浆粕的产能维持在每年100万吨左右，以及近几年石油和棉花价格的持续上涨，作为粘胶纤维的原料，溶解浆的生产得到了快速发展。预计2015年国内木/竹溶解浆的需求量(包括用于其它用途的溶解浆)将突破300万吨，除了进口，巨大的缺口需要国内生产填补。因此，近年来国内许多制浆造纸企业投资于相关溶解浆项目。如福建青山纸业、晨鸣集团、太阳纸业、泰格林纸、赤天化和宜宾千竹等都分别新建或扩建至少10万吨/年产量的溶解浆生产线。溶解浆可以采用预水解硫酸盐法和酸性亚硫酸盐法进行生产。两者相比，预水解硫酸盐法综合了硫酸盐和酸性亚硫酸盐两种制浆方法的优点，生产的溶解浆α-纤维素含量比较高(95-98％)，对原料树种的适应性强，适于生产高质量溶解浆，也是目前新建或扩建企业广泛采用的生产方法。

溶解浆的反应性能是其一个非常重要的质量指标，对于粘胶级溶解浆来说，主要指溶解浆在碱性条件下与二硫化碳的反应能力，关系到粘胶纤维的生产过程、粘胶纤维的最终品质以及与此相关的成本、环保和效率等多方面的问题。较高的反应性能可以降低下游粘胶纤维生产企业氢氧化钠和二硫化碳的用量与排放，改善粘胶过滤性，缩短纤维素老化时间，进而提高粘胶纤维生产效率。反应性能较低也是目前溶解浆生产企业所面临的最难解决的问题之一。一般来说，同一种制浆方法，阔叶木溶解浆的反应性能低于针叶木；同一种原料，预水解硫酸盐溶解浆反应性能低于亚硫酸盐溶解浆。

关于提高溶解浆反应性能，目前国外绝大部分是采用生物酶处理亚硫酸盐溶解浆，但是会导致浆料粘度显著下降，降低下游粘胶纤维产品的物理强度。国内外也有一些文献采用单独的PFI磨进行打浆机械处理(与瓦利打浆机不一样，PFI磨主要是在较高浆浓下对纤维摩擦作用进行打浆，而瓦利打浆机是在较低浆浓下以切断作用为主)来提高溶解浆反应性能，但提高幅度很小。国内外还没有发现研究采用瓦利打浆机机械处理和酶处理结合改善溶解浆反应性能的文献资料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高预水解硫酸盐溶解浆反应性能的方法，解决了现有的溶解浆反应性能较低的问题。

本发明所采用的技术方案是按照以下步骤进行：

步骤1、浆料准备：采用针叶木或阔叶木的预水解硫酸盐溶解浆作为浆料，把浆料浓缩到30％浓度，即绝干浆的重量为浆料总重量的30％；

步骤2、打浆前的疏解：在打浆机浆槽中先加入18L水，缓慢加入浆料，时间控制在3-5分钟内，加完浆料，补充水使浆料浓度达到1.57％，疏解时间30分钟；

步骤3、打浆：启动打浆机，打浆10-90分钟；

步骤4、纤维素酶后处理：将打浆机处理后的浆料利用200目网挤压浓缩到20％的浓度，然后取浆料转移到带有密封口的聚乙烯塑料袋中，加入蒸馏水和纤维素酶液稀释浆料到4％浓度，其中酶用量为3.0-4.0u/g(酶/绝干浆)，并利用盐酸和氢氧化钠调节其酸碱度达到pH值为3-6，放置于水浴锅中处理30-120分钟，处理温度为45-65℃；

步骤5、风干：将步骤4处理完毕的浆料进行抽滤，然后加入90℃热水至4％浆浓度，并在90℃水浴中继续加热30分钟进行失活，最后再进行充分洗涤，在恒温恒湿条件下风干到95％浓度。

进一步，所述步骤1中浆料浓缩采用200目网子挤压浓缩到30％浓度。

进一步，所述步骤3中所述打浆机的杠杆臂负荷(54±1)N。

进一步，所述步骤4中纤维素酶为内切纤维素酶，购自诺维信(中国)生物技术有限公司。

进一步，所述步骤4中在酶处理期间每隔15分钟揉搓浆料一次。

进一步，所述步骤5中充分洗涤的方法是抽滤方法。

进一步，所述步骤2中加入的浆料重量为(360±5)g。

本发明的有益效果是机械处理和酶处理结合改善溶解浆反应性能，能够提高预水解硫酸盐溶解浆的反应性能；并且相对于酶处理的浆样，增加机械预处理可以在提高溶解浆反应性能的同时保证了浆料的粘度。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。本发明是采用先机械打浆后酶处理相结合的处理方式。本发明采用以下步骤进行：

机械处理：打浆机优选瓦利槽式打浆机(PL4-00型)，咸阳泰思特试验设备有限公司。为国际上标准实验打浆设备，对纤维切断作用较大，同时也具有使纤维润胀和压溃的作用，更适合于木浆。

浆料的准备：针叶木或阔叶木预水解硫酸盐溶解浆，取自浆料制备时最后一段浆料洗涤设备。把浆料浓缩到30％浓度。(从生产线上取出来的浆料大概4％左右浓度，然后采用200目网子挤压浓缩到30％浓度，即100克浆料含有30克的绝干浆，70克的水。)

打浆前的疏解：在打浆机浆槽中先加入18L水，缓慢加入浆料，时间控制在3-5分钟内，加完浆料，补充水，使浆料浓度达到1.57％，疏解时间30分钟；打浆：启动打浆机，打浆10-90分钟，瓦利打浆机的杠杆臂负荷(54±1)N；

纤维素酶后处理：纤维素酶(液体)为内切纤维素酶，购自诺维信(中国)生物技术有限公司。将打浆机处理后的浆料利用200目网挤压浓缩到20％的浓度，然后取浆料转移到带有密封口的聚乙烯塑料袋中，加入蒸馏水和纤维素酶液稀释到4％浆浓(即绝干浆为总重量的4％)，其中酶用量为3.0-4.0u/g(酶/绝干浆)，并利用盐酸和氢氧化钠调节其酸碱度达到pH值为3-6，放置于水浴锅中处理30-120分钟，处理温度为45-65℃。在酶处理期间每隔15分钟揉搓一次。

风干：处理完毕对浆料先进行抽滤，然后加入90℃热水至4％浆浓(即绝干浆为总重量的4％)，并在90℃水浴中继续加热30分钟进行失活，最后再进行充分洗涤(利用抽滤的办法)，在恒温恒湿条件下风干到95％浓度(即绝干浆为总重量的95％)。

本发明的优点还在于在进行机械打浆结合纤维素酶处理时，通过改变打浆时间和酶处理条件，提高溶解浆的反应性能。相对于单独的酶处理，在提高溶解浆反应性能的同时保证了浆料的粘度，也即确保了下游产品粘胶纤维的物理强度。

下面列举具体实施例对本发明进行说明：

实施例反应性能测定：两种方法，一种为Fock反应性能(％)，一种为粘胶过滤阻滞度(秒)。Fock反应性能测定根据一种改进的测试方法进行(Tian C,Zheng L,Miao Q,Nash C,Cao C,Ni Y(2013)Improvement in the Fock test for reactivity of dissolving pulp.Tappi J12:19-24)。粘胶过滤阻滞度(秒)根据中华人民共和国纺织行业标准《粘胶纤维用浆粕反应性能的测定》FZ/T50010.13-1998。测定反应性能时的浆料干度要达到92％以上。

实施例1：杨木预水解硫酸盐溶解浆，打浆时间30分钟，酶用量3.0u/g绝干浆，pH 5，温度55℃，处理时间120分钟，酶处理浆浓4％。测定结果如表1所示。

表1

实施例2：杨木预水解硫酸盐溶解浆，打浆时间60分钟，酶用量3.0u/g绝干浆，pH 6，温度55℃，处理时间60分钟，酶处理浆浓4％。测定结果如表2所示。

表2

实施例3：杨木预水解硫酸盐溶解浆，打浆时间80分钟，酶用量4.0u/g绝干浆，pH 5，温度60℃，处理时间90分钟，酶处理浆浓4％。测定结果如表3所示。

表3

实施例4：马尾松预水解硫酸盐溶解浆，打浆时间45分钟，酶用量4.0u/g绝干浆，pH 5.5，温度50℃，处理时间120分钟，酶处理浆浓4％。测定结果如表4所示。

表4

实施例5：马尾松预水解硫酸盐溶解浆，打浆时间55分钟，酶用量4.0u/g绝干浆，pH 4.0，温度50℃，处理时间60分钟，酶处理浆浓4％。测定结果如表5所示。

表5

实施例6：马尾松预水解硫酸盐溶解浆，打浆时间90分钟，酶用量3.0u/g绝干浆，pH 5.5，温度45℃，处理时间90分钟，酶处理浆浓4％。测定结果如表6所示。

表6

以上所述仅是对本发明的较佳实施方式而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。