[发明专利]一种酸碱循环用于草浆黑液碱回收新方法

说明书

针对目前草浆黑液由于硅细胞含量高、硅酸钠的存在，导致黑液难以蒸发燃烧的问题，本发明提出了一种酸碱循环用于草浆黑液碱回收的新方法。该方法采用磷酸作为酸析液，通过调节黑液的pH，使木质素沉积，进而从黑液中提取出来。磷酸作为一种中强酸，可以达到完全沉积木质素所需的pH，过滤液中产生的磷酸二氢钠用氢氧化钙进行苛化处理，产物为磷酸钙和氢氧化钠，其中氢氧化钠又能作为蒸煮白液循环使用，磷酸与氢氧化钙可以通过磷石膏资源化途径获得，整个过程物质全部循环利用，不产生有害废水，可真正实现非木材纤维制浆造纸清洁生产。

技术领域

本发明属于造纸黑液的酸碱再生循环碱回收新方法，它涉及碱法制浆草浆黑液的污染治理，尤其适应于黑液酸析法工艺改造。

背景技术

非木材原料的硅细胞中含有大量的硅元素，在传统的碱法制浆蒸煮过程中，硅细胞被碱液溶解，硅元素以硅酸钠的形式溶出并存在于黑液中，造成黑液粘度升高，黑液提取率低，黑液后续的碱回收和再利用困难，即所谓的“硅干扰问题”。而黑液中的木质素能够制造可降解、可再生的聚合物，半纤维素可以用作生产口香糖的原料等。如果能从黑液中将这些有用的成分分离出来，变废为宝，就可以获得显著的环境效益、经济效益和社会效益。

近年来也出现了许多新型黑液处理方法，比如用离子液体催化转化联合的方法处理木素组分，借助离子液体超强的溶解性，将酚型木素从黑液中分离出来，然后再催化水解成为石油产品。超临界流体法是一种新型的黑液中氢的回收方法，分离出的气体产品与天然气一起供给制浆生产的热能，然而使用空气作为氧化剂会在气体排出过程中产生氮氧化物，从而对环境造成二次污染。这些方法因为对设备仪器及实验条件要求比较复杂，一直停留在实验室阶段，很难进行大规模产业化。传统的黑液蒸发燃烧技术比较成熟，一直是工厂里常用的黑液处理方法，对于黑液中酸沉积产生木质素的方法研究最多，关键在于酸的选择问题，使用硫酸、盐酸等强酸很容易达到所要求的pH，但是过滤液中硫酸钠以及氯化钠的产生因为浓度太低，回收利用比较困难，产生二次污染。向黑液中通二氧化碳也可以降低pH，但是碳酸是弱酸，达不到使木质素完全沉积下来所需要的pH，因此寻找一种安全有效且能循环回用的酸处理方法至关重要。

本发明工艺采用酸碱循环理念，采用磷酸酸化与氢氧化钙苛化两个酸碱处理工艺，不仅可以有效的提取黑液的有机物，还可以实现黑液的水循环与碱循环。酸与碱两个处理过程大分子物质有效的结合糖及酚酸等小分子，使得循环碱液的COD处于稳定的状态，为碱液的蒸煮循环提供了可行的理论依据。

发明内容

本发明的目的主要针对非木材制浆造纸黑液难处理，污染严重等问题，设计了一种新型草浆黑液碱回收工艺技术，旨在通过解决黑液处理这一关键问题，实现秸秆纸浆的清洁生产。一方面解决我国造纸原料短缺的问题，不再依靠进口废纸，充分利用本土秸秆资源；另一方面基于生物炼制的理念，将秸秆资源各组分分离，分离出的纤维素不仅可以用于制浆造纸，还可以用来生产其他纤维素制品，黑液中提取的木质素可用来生产腐殖酸等肥料。充分利用秸秆纤维资源不仅可以带来经济效益，还可以缓解能源危机，实现可持续发展。

1、一种酸碱循环用于草浆黑液碱回收新方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)黑液的制取：将秸秆切成3cm-10cm，加入蒸煮锅中，固液比为1:3—1:10(质量比)，蒸煮条件为：蒸煮用碱为NaOH，用碱量占绝干秸秆原料的质量的15％—25％，蒸煮温度150℃—170℃，蒸煮时间1h—3h。蒸煮完毕后，将所得浆料过滤，充分洗涤固体物料，直至固体物料的pH为6-9，收集所有滤液以及水洗液，得到所需的黑液；

(2)黑液磷酸酸化处理：在步骤(1)得到的黑液中加入NH₄H₂PO₄调节pH至5-6，沉淀出一部分木质素，离心去除沉淀后，上清液中继续加入磷酸调节pH小于2，离心分离得到提取的木质素和NaH₂PO₄红液；