造纸黑液综合利用新途径

造纸黑液综合利用新途径摘要：由阔叶半化学浆造纸黑液酸化提取木质素，滤液采用三室电渗析离子交换膜回收酸、碱和盐，把最后的糖液制成焦糖色素。结果表明，上述木质素作为橡胶偶联剂比工业用KH-590性能更好，得到的焦糖色素符合国家标准，该工艺具有明显的社会、环境及经济效益。关键字：造纸黑液木质素电渗析糖液焦糖色素造纸黑液液的处理是我我国环保治理理的一个重大大课题，目前前制浆造纸的的方法主要有有：化学法、半半化学法和化化学机械法、机机械法。纸浆浆原料分为：：木浆（针叶叶木浆和阔叶叶木浆）、草草浆（稻草浆浆、麦草浆、芦芦苇浆）等。目目前，研究开开发木质素及及木质素类化化合物用途的的报道较多[[1~3]，但但对提取木质质素以后母液液的利用研究究不多，一般般采用燃烧法法进行处理[[4]，该法法不但投资费费用高，而且且仅适合于大大型制浆造纸纸厂，同时烧烧掉了大量的的有机原料。本本课题组经过过数年对造纸纸黑液的开发发研究，采用用资源回收方方法来治理黑黑液对环境的的污染，即对对造纸黑液进进行综合利用用，彻底根除除黑液对环境境的危害。本本文所采用的的工艺在处理理造纸废水工工艺过程中每每一步都有产产品回收，即即无排放，也也无燃烧，不不产生二次污污染。因此，无无论是从保护护环境的角度度，还是考虑虑利用废弃资资源，都具有有良好的社会会意义及经济济价值。现以以阔叶半化学学浆黑液为原原料，进行实实验研究。1实验部分1.1实验验原料原料：阔叶叶半化学浆黑黑液，由黑龙龙江省柴河造造纸厂提供。黑黑液中主要成成份为木质素素、还原糖类类、有机酸及及生物碱和钠钠盐等。1.2实验验主要设备自制双膜膜三室电渗析析装置（阴、阳阳离子交换膜膜组成）1.3实验验内容1.3.11造纸黑液中中木质素的分分离及应用造纸黑液中中含有大量的的木质素，木木质素是一类类以苯丙烷单单体为骨架，具具有网状结构构的高分子聚聚合物，其主主要功能基为为甲氧基、酚酚羟基、醇羟羟基、羧基等等。因此木质质素具有类似似酚一样的性性质，在碱性性溶液中溶解解，在酸性溶溶液中沉淀析析出。利用木木质素这一特特性，对造纸纸黑液进行酸酸化，使木质质素沉淀，经经过滤、洗涤涤得到固体本本质素产品。然然后，把该产产品作为橡胶胶偶联剂用于于橡胶。1.3.22提取液中酸酸、碱及盐的的回收把提取木木质素后的滤滤液送入由阴阴、阳离子交交换膜组成的的双膜三室电电解槽的中间间室，阴极室室、阳极室各各放置水，在在直流电场作作用下，中间间室液内钠离离子通过阳离离子交换膜向向阴极室移动动并生成氢氧氧化钠，酸根根离子通过阴阴离子交换膜膜向阳极室移移动并生成酸酸，电解液经经循环电解，待待阴极室的氢氢氧化钠达到到一定浓度后后，返回到制制浆工段。阳阳极室的酸达达到一定浓度度后返回用于于沉淀黑液中中的木质素，中中间室的还原原糖溶液中剩剩余少量的酸酸碱，经加热热蒸发浓缩过过程中盐析出出，经过滤回回收糖液中的的盐。1.3.33糖液制成焦焦糖色素经过用电渗渗析方法回收收酸、碱及盐盐后的母液，含含糖量约为10%左右，其主主要成份是多多聚木糖，将将多聚木糖液液进一步浓缩缩，然后经喷喷雾干燥，即即得到焦糖色色素。1.3.44产品的使用用性能评价（1）木质质素作为橡胶胶偶联剂。通通过不同提取取条件下，从从造纸黑液中中提取不同规规格木质素固固体颗粒，将将它们作为橡橡胶偶联剂，然然后测定橡胶胶的各项性能能，并与硅烷烷偶联剂KH-5990进行硫化胶胶性能比较。（2）制制得焦糖色素素的性能测试试。对从多聚聚糖母液中提提取的焦糖色色素进行性能能测试，采用用中华人民共共和国国家标标准——《食品添加加剂

焦糖色》GB88117-88进行测试。2结果与讨论论本工艺是将将造纸黑液作作为资源进行行开发，以回回收资源为目目的对造纸黑黑液进行治理理，得到的酸酸、碱进行循循环使用；盐盐进行回收，而而木质素则用用作橡胶偶联联剂，多聚木木糖则进一步步制得焦糖色色素。2.1木质质素作为橡胶胶偶联剂选择了两种种规格的木质质素：1#，是大颗粒粒木质素配制制成的10%溶液；2#，为超细木木质素产品。把这两种木木质素作为偶偶联剂分别加加入不同的橡橡胶进行混炼炼，并与工业业用KH-5990偶联剂比较较。2.1.11加入丁腈胶胶（1302#）混合胶在丁腈胶胶（1302#）混合胶中中分别加入木木质素1#、2#和KH-5990进行混炼，测测定橡胶的性性能，结果见见表1。表1

木质素素与KH-5990在丁腈胶（1302#）混合胶的的性能比较配方特征生产配方实验配方木质素1#木质素2#KH-590添加剂用量/份份量03.03.03.0拉伸强度/MPPa13.014.614.013.0拉断伸长率/%%280270270260永久变形性/%%13131317邵尔A硬度/度度81828178注：混合胶胶总量为200g，每份为2g，木质素溶溶液含固量10%，偶联剂是是橡胶的一种种助剂，KH-5990是硅烷偶联联剂中的一种种。由表1可以以看出，与生生产配方相比比，当偶联剂剂添加量相同同时，木质素素1#、2#均使橡胶的的拉伸强度增增加，分别增增加12.3%和7.7%，从拉断伸伸长率来看，则则有所下降；；永久变形性性不变，邵尔尔A硬度变化不不大。而加入入KH-5990则对该橡胶胶的作用不明明显。2.1.22加入丁2#天然烟片胶胶在丁2##天然烟片胶胶中加入分别别不同份数的的1#木质素和KH-5990，考察其性性能，结果见见表2。表2

木质素素粉末与KH-5990在丁2#天然烟片胶胶基础配方性性能比较项目基础配方木质素1#KH-5900.51.01.50.51.01.5拉伸强度/Mppa17.519.521.718.3716.8518.8421.0拉断伸长率/%%179178179177134125140300%定伸强强度/MPa5.686.216.706.4711.213.312.7邵尔A硬度/度度43.544.04443.5444544从表2中可可以明显看出出，添加木质质素1#，使丁2#天然烟片胶胶的拉伸强度度明显提高，并并随加入量的的增加而出现现一个峰值，即即加入1.0份时，橡胶胶的拉伸强度度达最大，比比基础配方提提高了24%；对橡胶的的拉断伸长率率影响不大，对300%定伸强度，也有一定的增加；对邵尔A硬度影响不大。而使用KH-590，添加1.5份时拉伸强度提高仅20%。这说明在天然橡胶中KH-590与木质素两者均对硫化胶有补强作用。结合表1、表2可知，木质素作为偶联剂不仅具有KH-590的功能,而且对各类橡胶都具有较好的适应性。2.2制得得焦糖色素的的性能多聚木糖母母液经过浓缩缩、干燥得到到焦糖色素。本本产品稀释100倍后呈红棕棕色透明液，无无浑浊，无沉沉淀物；略带带甜香，无味味或略带甘味味，无酸涩味味。对实验产产品进行了性性能测定并与与国家标准比比较，结果见见表3。由表3可以以看出，自制制产品的各项项指标均符合合焦糖色素的的国家标准。因因此，用提取取木质素后母母液进一步得得到焦糖色素素的工艺路线线是可行的。表3

自制产产品性能与国国标的比较项目指标（固体）自制产品国家标准色率(EBC单单位)≥1031600≥46000水分/%≤3.0≤3.0氨氮（以NH33计）/%≤0.02≤0.2二氧化硫（以SSO2计）*/%无≤0.1砷（以As计）/%≤0.00011≤0.00033铅（以Pb计）/%≤0.00011≤0.00055重金属/%≤0.00044≤0.0014-甲基咪唑含含量/%无≤0.022.3效益益估算采用本工工艺不仅可以以根治造纸黑黑液，解决环环境污染问题题，而且回收收了有用的化化工产品，因因此具有一定定的社会效益益和经济效益益。以木质素素作为偶联剂剂来说，目前前硅烷偶联剂剂KH－590价格为7万元／t左右，而生生产1t木质素产品品的费用不超超过5千元，同时时回收的酸、碱碱作原料可循循环使用，降降低生产成本本。3

结论（1）采用用电渗析离子子交换膜处理理脱木质素母母液，可回收收酸、碱和盐盐，其中酸、碱碱可循环使用用；最后的糖糖液则可经浓浓缩和喷雾干干燥得到焦糖糖色素。（2）经酸酸析得到的木木质素类化合合物作为橡胶胶偶联剂，与与硅烷偶联剂剂KH-5990相比，性能能更优。（3）由多多聚木糖液制制得的焦糖色色素符合国家家标准。（4）本工工艺具有明显显的社会、环环境和经济效效益。参考文献1

穆环环珍，杨问波波，黄衍初.造纸黑