一种阔叶木溶解浆的制备方法与流程

（一）技术领域

本发明属于溶解浆制备技术领域，特别涉及一种阔叶木溶解浆的制备方法。

（二）

背景技术：

近年来，全球棉花种植量愈来愈少，用于浆粕生产的棉短绒供应明显不足。鉴于上述情况，用木材为原料制备的溶解浆（木浆粕）以代替棉浆粕的应用得到越来越多的关注。目前溶解浆制备较为常见的是亚硫酸盐制浆和基于预水解的硫酸盐法制浆工艺，这些方法所需制浆工艺条件剧烈，需要高温高压条件下才能实现；漂白段数多，一般为五段甚至更多的漂白段数；生产成本高，化学品难以回收，对环境污染大。因此，开发木材组分在绿色溶剂体系中的温和高效分离技术，纯化纤维进行漂白以生产高质量溶解浆成为目前技术发展的主要方向。

木质纤维素是生物精炼的主要原料，具有丰富性、可再生性、可持续性、可生物降解性和碳中性等优点。然而，木质纤维素的转化率低下，主要来源于木质素的存在以及生物质的紧密结构，阻碍了生物质高效的加工和转化为所需产品。尺寸较小的生物原料由于其表面积比大和良好的传质特性，更容易被浸润，因此可以相应高效制备生物质材料。然而，缩小生物质原料尺寸是一项高耗能源型作业，在生物精炼总成本中占有很大比例。此外，许多以小粒径木片为原料的生物炼制技术不能直接应用于大粒径原料，因此，在温和的条件下利用大尺寸的生物质进行生物质分离和转化的制造技术迫在眉睫。在温和条件下使用对甲苯磺酸对木片进行快速、广泛的脱木素处理，为利用大型原料进行生物质高效分馏开辟了一条新的途径。

（三）

技术实现要素：

本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种所需反应条件温和、反应时间短、工艺流程简单、节能环保的阔叶木溶解浆的制备方法。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种阔叶木溶解浆的制备方法，其特征是：包括以下步骤：

（1）、将阔叶木片经汽蒸处理后进行挤压处理；

（2）、用对甲苯磺酸、次氯酸钠及亚氯酸钠的混合溶液对挤压木片进行预处理，得到粗浆后进行超声分散处理，然后洗涤过滤至中性；

（3）、对浆料进行两段氧脱木素处理；

（4）、将氧脱木素后的浆料进行二氧化氯漂白处理；

（5）、用强化碱对浆料进行二次漂白处理，得到溶解浆。

优选的，在步骤（1）中，阔叶木片尺寸小于50×40×8mm。

优选的，在步骤（1）中，采用95～105℃蒸汽对阔叶木片进行20～30min汽蒸。

优选的，在步骤（1）中，木片挤压处理的压缩比为4:1。

优选的，在步骤（2）中，混合溶液的体积比为对甲苯磺酸：次氯酸钠：亚氯酸钠=45～55:8～15:0.3～0.7，木片的质量与混合溶液的体积比为2～3:60，预处理温度为90～105℃，预处理时间为60～90min。

优选的，在步骤（2）中，对甲苯磺酸的浓度为75～80wt%。

优选的，在步骤（2）中，超声分散处理5～10s。

优选的，在步骤（3）中，两段氧脱木素处理均用氢氧化钠和硫酸镁在105～125℃下用5.5～6.5bar氧压保温。

优选的，在步骤（3）中，第一段保温时间为25～35min，第二段保温时间为40～50min。

优选的，在步骤（4）中，用二氧化氯和硫酸对浆液漂白处理的温度为70～85℃，反应时间为45～60min。

优选的，在步骤（5）中，用氢氧化钠和过氧化氢对浆液二次漂白处理的氧压为4.0～5.0bar，温度为90～100℃，反应时间为90～100min。

优选的，在步骤（3）、（4）和（5）中，浆料浓度为10％。

本发明的有益效果是：采用的有机酸可循环使用，反应条件温和，反应时间短，可实现木素高效和高选择性脱除，制浆工艺流程简单，对环境污染和机器腐蚀性小，符合现代生物炼制的绿色理念；反应得到的溶解浆白度高，聚合度高，卡伯值高，α纤维素含量高。

（四）具体实施方式

实施例1：

筛选尺寸不大于50×40×8mm（长×宽×厚）的2g木片，对筛选过的木片经95℃蒸汽汽蒸处理20min，后进行压缩比为4:1的挤压处理。使用45ml的75wt%对甲苯磺酸、8ml次氯酸钠、0.3ml亚氯酸钠组成的混合溶液在90℃下预处理木片60min，得到粗浆经滤至中性后，在搅拌速度为300rpm／min下超声处理7s，得到浆料过滤至中性。粗浆经过无洗涤分段氧脱木素，第一段氢氧化钠用量（基于绝干浆）为2.5%，硫酸镁用量（基于绝干浆）为2.5%，在105℃下使用氧压5.5bar保温25min；第二段氧漂氢氧化钠用量（基于绝干浆）为2.5%，硫酸镁用量（基于绝干浆）为2.5%，在105℃下使用氧压5.5bar保温40min，得到浆料洗涤至中性。将氧脱木素的浆料进行二氧化氯漂白，二氧化氯用量（基于绝干浆）为0.55%，硫酸镁用量（基于绝干浆）为0.12%，在70℃下保温45min，得到浆料洗涤至中性。二氧化氯漂白后的浆料用氢氧化钠进行漂白，氢氧化钠用量（基于绝干浆）为2%，过氧化氢用量为0.5%，在90℃下使用4.0bar氧压保温90min，得到浆料洗涤至中性。

实施例2：

筛选尺寸不大于50×40×8mm（长×宽×厚）的3g木片，对筛选过的木片经105℃蒸汽汽蒸处理30min，后进行压缩比为4:1的挤压处理。使用55ml的80wt%对甲苯磺酸、15ml次氯酸钠、0.7ml亚氯酸钠组成的混合溶液在105℃下预处理木片90min，得到粗浆经滤至中性后，在搅拌速度为100rpm／min下超声处理5s，得到浆料过滤至中性。粗浆经过无洗涤分段氧脱木素，第一段氢氧化钠用量（基于绝干浆）为3.5%，硫酸镁用量（基于绝干浆）为3.5%，在125℃下使用氧压6.5bar保温35min；第二段氧漂氢氧化钠用量（基于绝干浆）为3.5%，硫酸镁用量（基于绝干浆）为3.5%，在125℃下使用氧压6.5bar保温50min，得到浆料洗涤至中性。将氧脱木素的浆料进行二氧化氯漂白，二氧化氯用量（基于绝干浆）为0.65%，硫酸镁用量（基于绝干浆）为0.16%，在85℃下保温60min，得到浆料洗涤至中性。二氧化氯漂白后的浆料用氢氧化钠进行漂白，氢氧化钠用量（基于绝干浆）为3%，过氧化氢用量为1%，在100℃下使用5.0bar氧压保温100min，得到浆料洗涤至中性。

实施例3：

筛选尺寸不大于50×40×8mm（长×宽×厚）的2.5g木片，对筛选过的木片经100℃蒸汽汽蒸处理25min，后进行压缩比为4:1的挤压处理。使用50ml的75wt%对甲苯磺酸、10ml次氯酸钠、0.5ml亚氯酸钠组成的混合溶液在100℃下预处理木片75min，得到粗浆经滤至中性后，在搅拌速度为200rpm／min下超声处理10s，得到浆料过滤至中性。粗浆经过无洗涤分段氧脱木素，第一段氢氧化钠用量（基于绝干浆）为3%，硫酸镁用量（基于绝干浆）为3%，在115℃下使用氧压6bar保温30min；第二段氧漂氢氧化钠用量（基于绝干浆）为3%，硫酸镁用量（基于绝干浆）为3%，在115℃下使用氧压6bar保温45min，得到浆料洗涤至中性。将氧脱木素的浆料进行二氧化氯漂白，二氧化氯用量（基于绝干浆）为0.6%，硫酸镁用量（基于绝干浆）为0.14%，在80℃下保温50min，得到浆料洗涤至中性。二氧化氯漂白后的浆料用氢氧化钠进行漂白，氢氧化钠用量（基于绝干浆）为2.5%，过氧化氢用量为0.75%，在95℃下使用4.5bar氧压保温95min，得到浆料洗涤至中性。

实施例4：

筛选尺寸不大于50×40×8mm（长×宽×厚）的3g木片，对筛选过的木片经105℃蒸汽汽蒸处理30min，后进行压缩比为4:1的挤压处理。使用45ml的80wt%对甲苯磺酸、15ml次氯酸钠、0.3ml亚氯酸钠组成的混合溶液在105℃下预处理木片90min，得到粗浆经滤至中性后，在搅拌速度为300rpm／min下超声处理5s，得到浆料过滤至中性。粗浆经过无洗涤分段氧脱木素，第一段氢氧化钠用量（基于绝干浆）为3%，硫酸镁用量（基于绝干浆）为2.5%，在115℃下使用氧压5.5bar保温35min；第二段氧漂氢氧化钠用量（基于绝干浆）为2.5%，硫酸镁用量（基于绝干浆）为3.5%，在125℃下使用氧压5.5bar保温50min，得到浆料洗涤至中性。将氧脱木素的浆料进行二氧化氯漂白，二氧化氯用量（基于绝干浆）为0.6%，硫酸镁用量（基于绝干浆）为0.15%，在85℃下保温45min，得到浆料洗涤至中性。二氧化氯漂白后的浆料用氢氧化钠进行漂白，氢氧化钠用量（基于绝干浆）为2.8%，过氧化氢用量为0.6%，在100℃下使用5.0bar氧压保温90min，得到浆料洗涤至中性。

将木片经过对甲苯磺酸体系预处理将木质素和半纤维素分离，获得纯化纤维素，然后将获得的纯化纤维经过三段漂白获得阔叶木溶解浆，经对甲苯磺酸预处理之后，木素（酸不溶木素和酸溶木素）含量为5.22%，纤维素含量为79.61%，半纤维素含量为5.28%，未漂浆经过漂白之后，溶解浆白度为91.1%iso，聚合度为517g/ml，卡伯值为0.33，α纤维素含量为89.6%。

次氯酸钠在水中发生水解，产生次氯酸，其组成和氧化性能随ph不同而不同，ph越低，次氯酸的比例越高，氧化性能越强，在对甲苯磺酸酸性环境下，其次氯酸的比例会升高，氧化性也会增强。纸浆微纤维表面形成的羧基在水中具有阴离子电荷，从而在微纤维之间产生排斥作用，亚氯酸钠既能除去色素杂质，也不会损伤纤维，有利于后续产品生产质量。

未进行过除尘处理的浆料进行两段氧脱木素可以降低纤维尘埃，减小后续漂白所用化学品的消耗；二氧化氯性质活泼，具有溶解木质素和果胶的性能，去杂能力较强，虽然卡伯值降低程度减小，但是可以在漂白阶段得到补偿。此漂白流程漂白阶段的缩短可以降低化学品的消耗，也会降低碳水化合物的降解。