CN110550797B - 一种制浆黄液中有机物高效分级分离的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种制浆黄液中有机物高效分级分离的方法，包括步骤：1)纤维植物经固体碱活性氧制浆方法蒸煮后，得到浆料和制浆黄液；2)将步骤1)中的制浆黄液加入有机溶剂中，析出白色沉淀I；3)步骤2)中白色沉淀I通过过滤方式回收，滤液中有机溶剂通过精馏方式回收，馏出的有机溶剂回收反复利用；4)向步骤3)中釜液中加入酸类调节pH值至2.0及以下，析出淡黄色沉淀II；5)步骤2)中白色沉淀I用有机溶剂洗涤，用于进一步分离精制，步骤4)中淡黄色沉淀II用水洗涤，作为高纯木质素作后续使用。应用本技术方案可实现对制浆黄液进行分级沉淀，达到良好的沉淀回收效果。
Description
技术领域
本发明涉及制浆废液处理领域，具体是指一种制浆黄液中有机物高效分级分离的方法。
背景技术
随着国内对化工产业的环保要求日益提高，纸浆造纸工业的废水处理引起了广泛关注。目前制浆废液的处理仍是纸浆造纸工业的一大成本项。粗放的废液处理技术方法，如浓缩焚烧等，由于其差强人意的经济和环境效益，在未来的产业技术中将被更为精细、集约的技术逐步替代。专利CN105332310A公开了一种二乙醇胺制浆废液中通过超滤等膜过滤方式分离废液中有机成分，并将剩余液体补料循环蒸煮的方法，通过机械的方式将大分子有机物分离。专利CN1995280A公开了一种纸浆造纸废液木质素改性固沙材料的方法，通过向黄液内补加尿素和醛类化合物的方式，形成木质素脲醛树脂，从而加以利用。但上述两种方法均未实现对废液成分的全组分针对性分类利用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制浆黄液中有机物高效分级分离的方法，实现对制浆黄液进行分级沉淀，达到良好的沉淀回收效果。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种制浆黄液中有机物高效分级分离的方法，包括以下步骤：
1)纤维植物经固体碱活性氧制浆方法蒸煮后，反应产物经过滤分离得到浆料和制浆黄液；
2)将步骤1)中的制浆黄液加入有机溶剂中，析出白色沉淀I，该白色沉淀I为大分子脂肪类有机物及小分子有机酸盐；
3)步骤2)中白色沉淀I通过过滤方式回收，滤液中有机溶剂通过精馏方式回收，馏出的有机溶剂回收反复利用，并收集釜液；
4)向步骤3)中釜液中加入酸类调节pH值至2.0及以下，析出淡黄色沉淀II，该淡黄色沉淀II为大分子芳香类有机物，也即从生物质原料脱出的未被降解或降解程度较低的木质素；
5)步骤2)中白色沉淀I用有机溶剂洗涤，用于进一步分离精制，步骤4)中淡黄色沉淀II用水洗涤，作为高纯木质素作后续使用。
在一较佳的实施例中，在步骤2)中所用的有机溶剂为与水混溶的有机溶剂。
在一较佳的实施例中，在步骤2)中，黄液与有机溶剂的添加体积比例大于2:1。
在一较佳的实施例中，在步骤2)中，若要达到大分子脂肪类及小分子有机酸类物质的完全分离，黄液与有机溶剂的添加体积比例大于1:5。
在一较佳的实施例中，在步骤4)中，加入的酸类物质包括无机酸及有机酸。
相较于现有技术，本发明的技术方案具备以下有益效果：
本发明提供了一种制浆黄液中有机物高效分级分离的方法，基于制浆黄液的成分组成及性质通过简单的化学沉淀方式，将废液中的成分按照其分子量大小，化学结构构成等不同的性质类型，为黄液的全组分利用，及木质素的精细化利用奠定良好基础，实现黄液有机物的分离回收。采用了有机溶剂以及不同的酸类为沉淀剂，对制浆黄液进行分级沉淀，达到良好的沉淀回收效果，实现了黄液的全组分分级分离，使黄液以及生物质原料的全组分利用成为可能。本方法有效克服了传统制浆废液处理工序复杂，处理费用高昂，且黄液有机质难以有效利用等缺点，通过简单的化学沉淀的方式，实现黄液内脂肪类有机质和芳香类有机质的高效分级分离，过程简便，成本较低，同时为黄液有机质的分级分离利用提供了可能，实现了“零排放”的环境友好工业理念。
附图说明
图1为本发明优选实施例中黄液脂肪类有机物沉淀的2D HSQC NMR图谱；
图2为本发明优选实施例中黄液酸析木素的2D HSQC NMR图谱对比；
图3为本发明优选实施例中磨木木素的2D HSQC NMR图谱对比。
具体实施方式
下文结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
一种制浆黄液中有机物高效分级分离的方法，包括以下步骤：
1)纤维植物经固体碱活性氧制浆方法蒸煮后，反应产物经过滤分离得到浆料和制浆黄液。
2)将步骤1)中的制浆黄液加入有机溶剂中，析出白色沉淀I，该白色沉淀I为大分子脂肪类有机物及小分子有机酸盐；所述有机溶剂具体为与水混溶的有机溶剂，如甲醇等醇类，丙酮等酮类，乙醛等醛类、四氢呋喃等醚类。
3)步骤2)中白色沉淀I通过过滤方式回收，滤液中有机溶剂通过精馏方式回收，馏出的有机溶剂回收反复利用，并收集釜液；
4)向步骤3)中釜液中加入酸类调节pH值至2.0及以下，析出淡黄色沉淀II，该淡黄色沉淀II为大分子芳香类有机物，也即从生物质原料脱出的未被降解或降解程度较低的木质素；在步骤4)中，加入的酸类物质包括盐酸、硫酸等无机酸及甲酸、乙酸等有机酸。
5)步骤2)中白色沉淀I用有机溶剂洗涤，用于进一步分离精制，步骤4)中淡黄色沉淀II用水洗涤，作为高纯木质素作后续使用。
具体来说，在步骤2)中，黄液与有机溶剂的添加体积比例大于2:1。若要达到大分子脂肪类及小分子有机酸类物质的完全分离，黄液与有机溶剂的添加体积比例大于1:5。
实施例1
称取1kg(干重)纤维植物原料，经固体碱活性氧法蒸煮制浆后收集黄液。取样测定黄液干重约占液体总重6.15％。将黄液加入5倍体积比的甲醇溶剂中，混合均匀后，析出白色沉淀，该白色沉淀为大分子脂肪类有机物及小分子有机酸盐，过滤并用甲醇洗涤，干燥，称取其重量占液体总干重的81.3％。将混合液精馏，塔顶回收溶剂甲醇，甲醇可反复利用，塔釜收集残余水溶液。向釜液中加入盐酸溶液调节pH至1.02，析出淡黄色沉淀，该淡黄色沉淀为大分子芳香类有机物，也即生物质原料脱除的未被降解或降解程度较低的木质素，将该部分沉淀过滤并水洗，干燥，称取其重量占液体总干重的9.1％。
实施例2
称取1kg(干重)纤维植物原料，经固体碱活性氧法蒸煮制浆后收集黄液。取样测定黄液干重约占液体总重6.15％。将黄液加入8倍体积比的四氢呋喃溶剂中，混合均匀后，析出白色沉淀，该白色沉淀为大分子脂肪类有机物及小分子有机酸盐，过滤并用四氢呋喃洗涤，干燥，称取其重量占液体总干重的81.4％。将混合液精馏，塔顶回收溶剂四氢呋喃，四氢呋喃可反复利用，塔釜收集残余水溶液。向釜液中加入硫酸溶液调节pH至0.72，析出淡黄色沉淀，该淡黄色沉淀为大分子芳香类有机物，也即生物质原料脱除的未被降解或降解程度较低的木质素，将该部分沉淀过滤并水洗，干燥，称取其重量占液体总干重的9.1％。
实施例3
称取1kg(干重)纤维植物原料，经固体碱活性氧法蒸煮制浆后收集黄液。取样测定黄液干重约占液体总重6.15％。将黄液加入2倍体积比的乙醛溶剂中，混合均匀后，析出白色沉淀，该白色沉淀为大分子脂肪类有机物及小分子有机酸盐，过滤并用乙醛洗涤，干燥，称取其重量占液体总干重的68.5％。将混合液精馏，塔顶回收溶剂乙醛，乙醛可反复利用，塔釜收集残余水溶液。向釜液中加入甲酸溶液调节pH至1.94，析出淡黄色沉淀，该淡黄色沉淀为大分子芳香类有机物，也即生物质原料脱除的未被降解或降解程度较低的木质素，将该部分沉淀过滤并水洗，干燥，称取其重量占液体总干重的15.4％。
实施例4
称取1kg(干重)纤维植物原料，经固体碱活性氧法蒸煮制浆后收集黄液。取样测定黄液干重约占液体总重6.15％。将黄液加入0.8倍体积比的丙酮溶剂中，混合均匀后，析出白色沉淀，该白色沉淀为大分子脂肪类有机物及小分子有机酸盐，过滤并用丙酮洗涤，干燥，称取其重量占液体总干重的13.2％。将混合液精馏，塔顶回收溶剂丙酮，丙酮可反复利用，塔釜收集残余水溶液。向釜液中加入乙酸溶液调节pH至1.27，析出淡黄色沉淀，该淡黄色沉淀为大分子芳香类有机物，也即生物质原料脱除的未被降解或降解程度较低的木质素，将该部分沉淀过滤并水洗，干燥，称取其重量占液体总干重的18.0％。
本发明提供了一种制浆黄液中有机物高效分级分离的方法，基于制浆黄液的成分组成及性质通过简单的化学沉淀方式，将废液中的成分按照其分子量大小，化学结构构成等不同的性质类型，为黄液的全组分利用，及木质素的精细化利用奠定良好基础，实现黄液有机物的分离回收。采用了有机溶剂以及不同的酸类为沉淀剂，对制浆黄液进行分级沉淀，达到良好的沉淀回收效果，实现了黄液的全组分分级分离，使黄液以及生物质原料的全组分利用成为可能。本方法有效克服了传统制浆废液处理工序复杂，处理费用高昂，且黄液有机质难以有效利用等缺点，通过简单的化学沉淀的方式，实现黄液内脂肪类有机质和芳香类有机质的高效分级分离，过程简便，成本较低，同时为黄液有机质的分级分离利用提供了可能，实现了“零排放”的环境友好工业理念。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均属于侵犯本发明保护范围的行为。
Claims (5)
1.一种制浆黄液中有机物高效分级分离的方法，其特征在于包括以下步骤：
1)纤维植物经固体碱活性氧制浆方法蒸煮后，反应产物经过滤分离得到浆料和制浆黄液；
2)将步骤1)中的制浆黄液加入有机溶剂中，析出白色沉淀I，该白色沉淀I为大分子脂肪类有机物及小分子有机酸盐；
3)步骤2)中白色沉淀I通过过滤方式回收，滤液中有机溶剂通过精馏方式回收，馏出的有机溶剂回收反复利用，并收集釜液；
4)向步骤3)中釜液中加入酸类调节pH值至2.0及以下，析出淡黄色沉淀II，该淡黄色沉淀II为大分子芳香类有机物，也即从生物质原料脱出的未被降解或降解程度较低的木质素；
5)步骤2)中白色沉淀I用有机溶剂洗涤，用于进一步分离精制，步骤4)中淡黄色沉淀II用水洗涤，作为高纯木质素作后续使用。
2.根据权利要求1所述的一种制浆黄液中有机物高效分级分离的方法，其特征在于，在步骤2)中所用的有机溶剂为与水混溶的有机溶剂。
3.根据权利要求1所述的一种制浆黄液中有机物高效分级分离的方法，其特征在于，在步骤2)中，黄液与有机溶剂的添加体积比例大于2:1。
4.根据权利要求1所述的一种制浆黄液中有机物高效分级分离的方法，其特征在于，在步骤2)中，若要达到大分子脂肪类及小分子有机酸类物质的完全分离，黄液与有机溶剂的添加体积比例大于1:5。
5.根据权利要求1所述的一种制浆黄液中有机物高效分级分离的方法，其特征在于，在步骤4)中，加入的酸类物质包括无机酸及有机酸。
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