麻化学脱胶工艺研究

麻化学脱胶工艺研究

大麻产品通常是生态的。从种植和加工到精细纺织产品的消耗和废弃，它基本上是生态的。然而，在加工过程中，当提取纤维时，应去除蛋白质，导致更多的污染物。随着环境保护要求的提高,如何进一步削减苎麻脱胶生产污染物的产生和排放,降低资源消耗,是苎麻纺织工业清洁生产发展研究的重要课题。1化学脱胶处理工艺苎麻原麻中包含了多种不同的化学成分,其中大约70%是纤维素,其余30%左右是非纤维素成分,统称为胶质。胶质内含有半纤维素、果胶、木质素、水溶物、脂蜡质、灰份等,苎麻脱胶就是把这些非纤维素成分和纤维素分离。苎麻化学脱胶是根据原麻中纤维素和胶质成分化学性质的差异,以化学处理为主去除胶质的脱胶方法。由于纤维素和胶质对碱作用的稳定性差异较大,因此化学脱胶只能以碱液煮练为主的方法进行,辅以其它化学药剂的处理,如酸和氧化剂的处理,以及机械物理法的处理等。常规的化学脱胶处理工艺流程为:扎把装笼→浸酸→水洗→一煮→水洗→二煮→拷麻→漂酸洗给油→脱水→抖松→烘干。主要工艺参数如下。扎把装笼:每把重量500～600g,装笼重量550kg;浸酸:硫酸浓度1.5g/L,浴比1∶10,温度(50±2)℃,时间60min;一煮:压力2kg/cm2,浴比1∶10,碱液浓度8g/L,水玻璃4g/L,时间120min;二煮:压力2kg/cm2,浴比1∶10,碱液浓度12g/L,时间120min。由于化学脱胶是用强碱采用高温高压煮练的方法使原麻中的胶质和苎麻纤维分离,因此在脱胶废水中含有大量的胶质和残余碱及其它化学药剂。通过对苎麻化学脱胶各工序废水污染物的分析,主要是在一、二煮后产生的高浓度废水,煮练废水中COD的含量高达15g/L左右,经过废水处理后,COD含量必须在100mg/L以内才能排放。具体情况如表1和表2所示。苎麻化学脱胶由于采用二道水洗、拷麻、氯漂、酸洗工艺,吨精干麻耗水620t,这些低浓度废水同样含有污染物,必须经污水处理达标后才能排放。化学脱胶是用硫酸、碱液、三聚磷酸钠、硅酸钠、液氯等化学材料经过高温高压浸泡、煮练、水洗而去除胶质,吨精干麻的化工产品用量高达1.2t,所以化学脱胶煮练废水COD含量高,废水处理难度和处理成本大。经检测,化学脱胶一煮废液的COD在10～15g/L,低浓度废水的COD在100～150mg/L,生产1t精干麻产生的COD达370kg,总耗水量达750t,目前这种工艺已逐步为苎麻纺织行业所淘汰。2麻生物菌脱胶的制备工艺苎麻纤维的生物脱胶是利用微生物来分解胶质,目前可通过两种途径进行。一种是将某些脱胶细菌加在原麻上,细菌利用苎麻中的胶质作为营养源而大量繁殖,细菌在繁殖过程中分泌出一种酶的物质来分解胶质。酶是由生物产生的一种蛋白质,能加速体内各种生物化学反应,被称为生物催化剂。酶的催化作用具有专一性,如果胶酶只能分解果胶,半纤维素酶只能分解半纤维素。脱胶菌在繁殖的过程中产生的酶来分解胶质,使高分子量的果胶及半纤维素等物质分解成为低分子量的组分溶于水。另一种途径是将能脱胶的细菌培养到细菌的衰老期后产生大量粗酶液,粗酶液可用来浸渍苎麻,也可将其提纯浓缩为液剂或粉剂,再将酶剂稀释在水中,浸渍苎麻用于脱胶。在苎麻的脱胶生产中,前者被称为生物菌脱胶,后者则被称为生物酶脱胶。目前苎麻纺织行业两种生物脱胶方法都有使用,但生产过程中生物菌脱胶比生物酶脱胶更加清洁化。用于苎麻生物菌脱胶的菌有很多种,经过苎麻纺织行业的长期研究,目前主要能应用于苎麻生物菌脱胶的菌种有桔草芽孢杆菌和嗜碱芽孢杆菌。下面以桔草芽孢杆菌为例介绍苎麻纤维生物菌脱胶的清洁生产工艺。工艺流程:原麻分级扎把→接种发酵(加入菌制剂)→装笼→高温灭活精练→拷麻→漂酸洗给油→脱水→抖麻→烘干。主要工艺参数如下。分级扎把:麻把重600～700g。接种发酵:时间6h,浴比1∶12。装笼:每笼550kg。高温灭活:温度70～90℃,时间60min,pH值8～10,碱液浓度4g/L。苎麻生物脱胶的用水量及废水水质情况如表3和表4所示。与传统的化学脱胶相比,生物脱胶清洁生产具有如下优点。(1)废水预处理与传统酸、碱法化学蒸煮相比,生物脱胶的接种、发酵、灭活、精练产生的高浓度废水为50t,其余低浓度废水为300t,用水量减少400t,吨精干麻用水与化学脱胶相比减少了50%以上。(2)化学试剂的使用生物脱胶在生产过程中只用了少量的碱液(4g/L)进行灭活精练,在菌种的活化过程中仅使用了微量的化学试剂,吨精干麻化工产品只需0.5t。化学脱胶需1.24t,化工用料减少了60%,同样废水中的无机污染物也减少了60%。由于化工用料的大大减少,且没有高温高压的工艺条件,生物脱胶纤维较好地保持了原有天然纤维的特性,纤维损伤小。(3)终产品蒸发产物的排放检测数据表明,生物脱胶的高浓度废水是在生物脱胶的接种发酵过程中产生的,COD含量为2400～3200mgL,其它工序产生的低浓度废水仅为50mg/L左右,COD含量与化学脱胶相比,大为减少,吨精干麻COD排放量仅为175kg。而化学脱胶生产的精干麻排放量高达370kg,COD排放减少了50%以上。3cod含量高,处理难度纺织用苎麻纤维的加工中,传统的化学脱胶生产工艺化工产品使用量多,耗水量高,所