專利名稱：有機羧酸法從制漿黑液中提取高純木素的技術的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種有機羧酸法從制漿黑液中提取高純木素的技術。(二) 背景技術木質素(簡稱木素)與纖維素和半纖維素是構成植物骨架 的主要成分，是植物體次生代謝合成的一種天然有機高分子物質。估計每年全世界由植物生長可產生1500億噸木素。木素是苯丙垸單體的無定形高聚物。工 業(yè)木素是一種寬分子量分布的可熱塑性天然大分子材料，無穩(wěn)定的玻璃化溫度。 木素由于其結構復雜，生物降解難，是造紙工業(yè)主要的有機污染物，若不加以充分利用，就會造成大量的資源浪費和嚴重的環(huán)境污染。工業(yè)木素由于發(fā)生了 縮合或降解，成分復雜，相對分子質量分布從幾百到幾萬；粘度低，分散度高， 溶于水，加工性能差，幾乎沒有熱塑性能，這些特性限制了工業(yè)木素產品的開 發(fā)利用。目前在我國木質纖維素加工業(yè)僅造紙廢液就可回收的木素約1000多萬 噸，大部分經堿回收時直接燃燒處理，剩余部分經酸沉淀干燥制取工業(yè)木素產 品(主要是木素磺酸鹽)年產量不到50萬噸。工業(yè)堿法、亞氨法分離的木素由于 發(fā)生了縮合或降解，其特點是木素含量低，僅40% 60%，成分復雜，相對分子 質量分布從幾百到幾萬；粘度低，分散度高，加工性能差；且含有制漿化學品 (高亞硫酸鹽、高鈉含量等)殘留，溶于水，幾乎沒有熱塑性能，除部分直接 用作減水劑、分散劑外，大量寶貴的木素資源研究開發(fā)效果很差。由于各種技 術條件的限制，至今為止，還沒有一種在技術上、經濟上均能滿足工業(yè)化從制 漿黑液中提取木素的方法。目前專利公開的從制漿黑液中提取木素的綜合技術 方法， 一般是采用在制漿黑液中加入無機酸、S02和C02等酸性化合物，使黑液PH降至6 8，然后分離提取木素；或向制漿黑液中單獨或混合加入陽離子、 陰離子、非離子聚丙烯酞胺等有機聚合電解質分離提取木素。目前專利公開的 內容未說明各種方法分離木素可達到的純度，而高純木素為原料可研發(fā)的高技術產品有400余種。更為重要的是，無機酸、S02和C02等酸性化合物中和沉淀 木素后的剩余物形成的二次污染仍是無法解決的問題。當前，國際造紙業(yè)已實 現(xiàn)少污染、低污染的技術飛躍。隨著制漿技術、造紙廢液回收處理技術、木素 分離和改性技術的進步，純度高、分子量大、難溶于水、可熱塑加工的木素工 業(yè)產品將大量進入研究開發(fā)領域。高純木素可以廣泛地由于化工、地膜、機電、 建筑材料、包裝和環(huán)保等生產加工領域。同時將帶動造紙、化工、化肥、農膜、 機電、材料、包裝和環(huán)保等產業(yè)方面的發(fā)展，有利于實現(xiàn)生態(tài)效益、社會效益 和經濟效益三者的統(tǒng)一，對經濟與社會可持續(xù)發(fā)展有重要的應用前景和意義。
發(fā)明內容1、 發(fā)明目的本發(fā)明的目的是為解決制漿造紙加工利用中大量木素廢棄物 造成生態(tài)環(huán)境惡化問題，提供一種以制漿黑液等為原料，采用有機羧酸分離法， 生產分子量分布均勻，不溶于水，可熱塑，可降解的高純木素的提取技術。為 節(jié)能減排和可再生木質素資源的開發(fā)利用服務。2、 技術方案本發(fā)明的技術方案是制漿漿液分離，提取黑液；將黑液濃 縮至波美2(T以上；在30 90。C加羧酸調節(jié)濃縮黑液的pH為4以下，進行沉 降分離2 16小時；含木素的沉降分離物加入3 10%有機溶劑，攪拌反應1 3 小時，將有機雜質溶解分離，過濾、洗滌至中性；將洗滌后的濾餅干燥、粉碎 得到高純木素；分離高純木素后的剩余成分濃縮至波美25。以上進入熱能和堿 回收；除提取高純木素外，在30 90'C加酸調節(jié)濃縮黑液的pH為7以下，可直接通過噴霧干燥得到一般粗木素產品。羧酸是通式為R-C00H的化合物和其衍生物，選用甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、 丙酮酸和其它一元羧酸，草酸、蘋果酸、琥珀酸、馬來酸、草酰乙酸、富馬酸 和其它二元羧酸，檸檬酸、烏頭酸和其它三元羧酸， 一氯乙酸、二氯乙酸、三 氯乙酸、乙酸酐、馬來酸酐和其它羧酸衍生物中的一種或兩種以上的任意組合。有機溶劑選用乙醇、丙酮、丁酮、乙酸乙酯和其它醇、酮、酯中的一種或 兩種以上的任意組合。3、有益效果本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在(1) 以制漿黑液等為原料，采用羧酸分離法，生產分子量分布均勻，不溶 于水，可熱塑，可降解的高純木素。本發(fā)明綜合成本低，無二次污染排放，將 成為解決制漿造紙加工利用中大量木素廢棄物造成生態(tài)環(huán)境惡化問題和節(jié)能減 排的主要技術途徑之一。(2) 羧酸及羧酸衍生物在高純木素分離提取中形成的羧酸鹽在高溫下會分 解形成C02、水和金屬氧化物，沒有二次污染物的殘留和處理。(3) 本發(fā)明可直接作為堿回收的附屬工程，分離高純木素后的剩余成分濃 縮至波美25。以上進入熱能和堿回收，從根本上解決了一般酸析木素工藝殘余 酸、氯化物、硫酸鹽等化合物對熱能和堿回收的影響。(4) 除提取高純木素外，在30 90'C加酸調節(jié)濃縮黑液的pH為7以下，可直接通過噴霧干燥得到一般粗木素產品。 具體實施方式
1、制漿漿液分離，提取黑液，將黑液濃縮至波美20。，在3(TC加草酸調節(jié)濃縮黑液的pH為4，進行沉降分離16小時，含木素的沉降分離物加入3% 的乙醇，攪拌反應3小時，將有機雜質溶解分離，過濾、洗滌至中性，將洗滌 后的濾餅干燥、粉碎得到高純木素，分離高純木素后的剩余成分濃縮至波美25 °進入熱能和堿回收。2、 制漿漿液分離，提取黑液；將黑液濃縮至波美25。，在6(TC加檸檬酸 調節(jié)濃縮黑液的pH為2，進行沉降分離6小時；含木素的沉降分離物加入5% 的丙酮，攪拌反應2小時，將有機雜質溶解分離，過濾、洗滌至中性，將洗滌 后的濾餅千燥、粉碎得到高純木素，分離高純木素后的剩余成分濃縮至波美30 °進入熱能和堿回收。3、 制漿漿液分離，提取黑液；將黑液濃縮至波美30。，在7(TC加三氯乙 酸調節(jié)濃縮黑液的pH為1，進行沉降分離4小時，含木素的沉降分離物加入 10Q/。的乙酸乙酯，攪拌反應l小時，將有機雜質溶解分離，過濾、洗滌至中性， 將洗滌后的濾餅干燥、粉碎得到高純木素，分離高純木素后的剩余成分濃縮至 波美32°進入熱能和堿回收。4、 制漿漿液分離，提取黑液；將黑液濃縮至波美28。，在8(TC加乙酸酐 調節(jié)濃縮黑液的pH為3，進行沉降分離2小時，含木素的沉降分離物加入5% 的乙醇和丙酮l: l混合溶液，攪拌反應3小時，將有機雜質溶解分離，過濾、 洗滌至中性，將洗滌后的濾餅干燥、粉碎得到高純木素，分離高純木素后的剩 余成分濃縮至波美3(T進入熱能和堿回收。5、 制漿漿液分離，提取黑液，將黑液濃縮至波美30。，在9(TC加丙酸和 草酸l: 1的混合溶液調節(jié)濃縮黑液的pH為2，進行沉降分離6小時，含木素 的沉降分離物加入8%的乙醇和乙酸乙酯的混和溶液，攪拌反應2小時，將有機雜質溶解分離，過濾、洗滌至中性，將洗滌后的濾餅干燥、粉碎得到高純木素， 分離高純木素后的剩余成分濃縮至波美28°進入熱能和堿回收。6、制漿漿液分離，提取黑液；將黑液濃縮至波美27。，在9(TC加草酸調 節(jié)濃縮黑液的PH為7，直接通過噴霧干燥得到一般粗木素產品。
權利要求
1、一種有機羧酸法從制漿黑液中提取高純木素的技術，其主要過程包括制漿漿液分離，提取黑液；將黑液濃縮至波美20°以上；在30～90℃加羧酸調節(jié)濃縮黑液的pH為4以下，進行沉降分離2～16小時；含木素的沉降分離物加入3～10％有機溶劑，攪拌反應1～3小時，將有機雜質溶解分離，過濾、洗滌至中性；將洗滌后的濾餅干燥、粉碎得到高純木素；分離高純木素后的剩余成分濃縮至波美25°以上進入熱能和堿回收；除提取高純木素外，在30～90℃加酸調節(jié)濃縮黑液的pH為7以下，可直接通過噴霧干燥得到一般粗木素產品。
2、 根據(jù)權利要求1所述的有機羧酸法從制漿黑液中提取高純木素的 技術，其特征是，所述的羧酸是通式為R-COOH的化合物和其衍生物， 選用甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、丙酮酸和其它一元羧酸；草酸、蘋果酸、 琥珀酸、馬來酸、草酰乙酸、富馬酸和其它二元羧酸；檸檬酸、烏頭酸 和其它三元羧酸； 一氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸、乙酸酐、馬來酸酐 和其它羧酸衍生物中的一種或兩種以上的任意組合。
3、 根據(jù)權利要求1所述的有機羧酸法從制漿黑液中提取高純木素的 技術，其特征是，所述的有機溶劑選用乙醇、丙酮、丁酮、乙酸乙酯和 其它醇、酮、酯中的一種或兩種以上的任意組合。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種有機羧酸法從制漿黑液中提取高純木素的技術。依次包括如下步驟將制漿的漿液分離，提取黑液；黑液濃縮至波美20°以上；在30～90℃加羧酸調節(jié)濃縮黑液的pH為4以下，進行沉降分離2～16小時；含木素的沉降分離物加入3～10％有機溶劑，攪拌反應1～3小時，將有機雜質溶解分離，過濾、洗滌至中性；將洗滌后的濾餅干燥、粉碎得到高純木素；分離后的剩余成分濃縮至波美25°以上進入熱能和堿回收。本發(fā)明成本低，無二次污染，分離出的高純木素分子量分布均勻，不溶于水，可熱塑，可降解，為高純木素在熱塑填充材料、共混、共聚、生物質能材料等方面的大量應用創(chuàng)造了條件。
文檔編號C08H7/00GK101503431SQ200810045368
公開日2009年8月12日 申請日期2008年2月4日 優(yōu)先權日2008年2月4日
發(fā)明者東 徐, 林曉艷, 羅學剛, 彥 陳 申請人:西南科技大學