專利名稱：稻殼及其它天然農(nóng)副產(chǎn)品廢棄物如秸稈、玉米芯等的非氯漂白工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬天然農(nóng)副產(chǎn)品廢棄物的加工應(yīng)用領(lǐng)域，也屬于可生物降解環(huán)保材料領(lǐng)域。具體涉及稻殼即谷殼及其它天然農(nóng)副產(chǎn)品廢棄物如秸桿、玉米芯等的非氯漂白工藝。
背景技術(shù)：
稻殼即谷殼、秸桿、玉米芯等農(nóng)副產(chǎn)品廢棄物中雖然含有較多的纖維素、半纖維素，但因為所含纖維素的量和品質(zhì)的原因，不能用于打制紙漿造紙。通常被當(dāng)作燃料燒掉或者作為牲畜、動物的粗飼料或者切碎返回田地改良耕地的結(jié)構(gòu)。這些農(nóng)副產(chǎn)品廢棄物可以完全被生物降解，是可生物降解環(huán)保材料的一大資源，長期沒有得到充分利用。我國是一個農(nóng)業(yè)大國，每年生產(chǎn)數(shù)千億公斤的糧食，副產(chǎn)的稻殼即谷殼、秸桿、玉米芯等農(nóng)副產(chǎn)品廢棄物估計也在數(shù)千億公斤以上，如能充分利用是一筆很可觀的可生物降解環(huán)保材料資源。僅以稻殼為例，我國每年生產(chǎn)的稻谷在千億公斤以上，估計每年副產(chǎn)的稻殼應(yīng)在數(shù)百億公斤以上。稻殼太硬，很少作飼料，長期以來被大量當(dāng)作燃料燒掉。前些年，雖然也有用稻殼生產(chǎn)白碳黑的報道，但多數(shù)沒有實現(xiàn)規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)。
近年來，在防止白色污染，開發(fā)一次性可降解餐具的熱潮中，人們竟相采用稻殼、秸桿、玉米芯等農(nóng)副產(chǎn)品廢棄物作為一次性可降解餐具的主要原料。稻殼、秸桿、玉米芯等是天然農(nóng)副產(chǎn)品的廢棄物，可以完全降解，用來制作一次性可降解餐具，不僅價廉物美，有利于餐具的完全降解，而且能賦予餐具較好的物理性能。稻殼是稻米的外殼，稻米煮熟成為米飯以后，再用稻殼制作的可降解餐具盛裝，有回歸自然的感覺。
但是美中不足的是以稻殼、秸桿、玉米芯等農(nóng)副產(chǎn)品廢棄物，顏色灰褐不美觀，有時還有深褐色斑點，如果用作餐具會影響食欲，難于為廣大消費者所接受。其次，在稻谷、玉米的生長、加工和儲存過程中，稻殼、秸桿、玉米芯易被土壤、人畜糞便、農(nóng)藥、細(xì)菌和霉菌(尤其是黃曲霉菌)污染，用其制作餐具后，有可能造成衛(wèi)生條件不達(dá)標(biāo)。如果將稻殼先行漂白，再制作餐具，不僅可解決降解餐具的顏色問題，使其色淺美觀；而且通常使用的漂白劑如氯氣、漂白粉、次氯酸鈉、過氧乙酸等通常都是殺菌劑，利用漂白過程還可以清除細(xì)菌和霉菌對稻殼、秸桿、玉米芯的污染，使其衛(wèi)生條件合乎標(biāo)準(zhǔn)，可謂一舉兩得，彌補了可降解餐具的不足。但是，通常的漂白過程中要使用氯氣、次氯酸鹽等含氯漂白劑，會造成環(huán)境污染。目前，稻殼、秸桿、玉米芯等的漂白工藝國內(nèi)尚未見有文獻(xiàn)和專利申請的報道。國外雖然有這些農(nóng)副產(chǎn)品廢棄物漂白的文獻(xiàn)和專利申請的報道，但都采用的是生物法或酶法進(jìn)行漂白，也沒有化學(xué)法非氯漂白的方法和工藝的文獻(xiàn)和專利申請的報道。國外報道的稻殼、秸桿、玉米芯等纖維型農(nóng)副產(chǎn)品廢棄物的生物法或酶法漂白有較高的技術(shù)和設(shè)備要求，不適合我國的國情。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是采用非氯漂白的方法對稻殼、秸桿、玉米芯等纖維型農(nóng)副產(chǎn)品廢棄物進(jìn)行漂白。經(jīng)漂白過后的稻殼、秸桿、玉米芯等農(nóng)副產(chǎn)品廢棄物可以用作生物可降解環(huán)保材料以制作一次性可降解餐具、托盤、花缽、塑料用品的填料、環(huán)保型綠色包裝材料等。
本發(fā)明的特點是采用非氯漂白的方法在水溶液介質(zhì)中對稻殼、秸桿、玉米芯等進(jìn)行漂白。其關(guān)鍵點是采用非氯漂白劑，即在漂白過程中不使用氯氣、次氯酸鹽等含氯漂白劑，以減少污染，保護(hù)環(huán)境。
本發(fā)明的工藝是采用過氧化氫或過氧化鈉作為漂白劑，在一定的酸堿度即pH值范圍和溫度范圍內(nèi)，在螯合劑、緩沖劑和穩(wěn)定劑存在下，對稻殼、秸桿、玉米芯等進(jìn)行漂白。然后將漂白后的稻殼洗滌、靜置、過濾、烘干，便得到成品。過氧化鈉在水中也生成過氧化氫。過氧化氫作為一種無氯漂白劑，漂白時污染小，原料易得，而且漂白效果好，漂白后能得到穩(wěn)定的白度和較高的得率，是一種理想的無污染漂白劑。過氧化氫是一種無色無嗅的液體，可與水以任意比例混合。過氧化鈉易溶于水，它們都適合于在水溶液介質(zhì)中對稻殼、秸桿、玉米芯等進(jìn)行漂白。過氧化氫和過氧化鈉在水溶液介質(zhì)的漂白過程中會產(chǎn)生氧自由基，氧自由基與纖維素中的色素作用，便可使之脫色。
為了得到較好的漂白效果，進(jìn)行漂白的原料稻殼、秸桿、玉米芯最好先加工成粉狀，20-100目較為恰當(dāng)，原料稻殼如果加工太粗漂白效果不理想，加工太細(xì)漂白過程中原料稻殼的損失太大。
水的用量即稻殼、秸桿、玉米芯與水的比例或濃度對漂白效果有明顯的影響。減少用水量、提高稻殼、秸桿、玉米芯與水的濃度比例有利于過氧化氫與稻殼等的漂白反應(yīng)，減少游離于漂液中的過氧化氫的無效消耗；但用水量太少又易導(dǎo)致稻殼等混合不均勻的問題，影響漂白度。因此有一個最佳的的水量范圍，本發(fā)明選擇了稻殼、秸桿、玉米芯的3-5倍量。
此外在加入漂白劑之前，最好將稻殼、秸桿、玉米芯粉末在一定濃度的酸溶液中進(jìn)行預(yù)處理，本發(fā)明選擇用2mol/L硫酸溶液將漿液調(diào)節(jié)至pH2-3，不斷攪拌下加熱至60-85℃保溫預(yù)處理0.5-2h，以除去稻殼、秸桿、玉米芯表面的蠟質(zhì)等天然保護(hù)層，提高漂白質(zhì)量。
過氧化氫或過氧化鈉在水溶液介質(zhì)中對稻殼、秸桿、玉米芯的漂白作用有一定的最佳酸堿度即pH值范圍，而過氧化氫和過氧化鈉不穩(wěn)定，在堿性條件下更不穩(wěn)定，分解速度加快。當(dāng)溶液中含有微量雜質(zhì)或一些重金屬如Fe、Cu、Mn等也都能加速它的無效分解，放出氧氣，氧氣不起漂白作用。因此要控制漂白溶液的酸堿度即pH值，本發(fā)明將溶液的酸堿度控制在初始pH值為10-11范圍，在漂白溶液中還要加入一定量的螯合劑、緩沖劑和穩(wěn)定劑，以抑制過氧化氫或過氧化鈉的無效分解，節(jié)約漂白劑用量提高漂白效率。
稻殼、秸桿、玉米芯漂白主要是漂除這些農(nóng)副產(chǎn)品廢棄物的灰褐色部分，漂白后所得谷殼、秸桿、玉米芯外觀為明亮的淺黃色或者恢復(fù)至這些農(nóng)副產(chǎn)品廢棄物原有的本來顏色即認(rèn)為是漂白效果良好，本專利的目的不是要將谷殼完全漂白至如同紙漿一樣的白度，但如果漂白后谷殼仍顯褐色、褐黃色或淺褐黃色即認(rèn)為是漂白效果不好。
經(jīng)漂白過后的稻殼、秸桿、玉米芯等農(nóng)副產(chǎn)品廢棄物是生物可降解環(huán)保材料，可以制作一次性可降解餐具、托盤、花缽，還可以用作環(huán)保型綠色包裝材料以及塑料用品的填料等等。
本發(fā)明的優(yōu)點是采用非氯漂白的方法對稻殼、秸桿、玉米芯等纖維型農(nóng)副產(chǎn)品廢棄物進(jìn)行漂白，不僅可解決降解餐具的顏色問題，使其色淺美觀；漂白劑如次氯酸鈉、過氧化氫是殺菌劑，利用漂白過程可以清除細(xì)菌和霉菌對稻殼、秸桿、玉米芯的污染，使其衛(wèi)生條件合乎標(biāo)準(zhǔn)，彌補了目前可降解餐具的不足。更重要的是次氯酸鈉、過氧化氫不含氯，不會造成環(huán)境污染，更利于環(huán)境保護(hù)。經(jīng)漂白過后的稻殼、秸桿、玉米芯等農(nóng)副產(chǎn)品廢棄物可以用作生物可降解環(huán)保材料以制作一次性可降解餐具、托盤、花缽、塑料用品的填料、環(huán)保型綠色包裝材料等。
具體實施例方式
實施例1將一定重量的加工成50目的稻殼即谷殼加入其3-5倍量的水配成漿液，用2mol/L硫酸溶液調(diào)節(jié)至pH2-3，不斷攪拌下加熱至60-85℃保溫反應(yīng)0.5-2h，再加入總漿液0.2-0.5％的EDTA(乙二胺四乙酸二鈉鹽)螯合劑，仍于60-85℃條件下保溫攪拌反應(yīng)0.5-2h。
將溶液溫度降至60-65℃左右，再依次加入總漿液1-2.5％的硅酸鈉緩沖劑、0.1-1.0％的硫酸鎂穩(wěn)定劑、2-5％過氧化氫(30％溶液)，或1.4-3.5％的過氧化鈉待其充分溶解、混合均勻后，用15％氫氧化鈉溶液或2mol/L硫酸溶液調(diào)節(jié)漿液pH值為10-11，保溫60-85℃，攪拌反應(yīng)1-3h。
反應(yīng)結(jié)束后，將漂白后的稻殼洗滌、靜置、過濾、烘干，便得到漂白的稻殼，收率約90％。由于漂白后的稻殼含水量低于原料稻殼，實際收率多于90％。
實施例2將一定重量的加工成40目的玉米秸桿加入其3-5倍量的水配成漿液，用2mol/L硫酸溶液調(diào)節(jié)pH2-3，不斷攪拌下加熱至60-85℃保溫反應(yīng)0.5-2h，再加入總漿液0.2-0.5％的EDTA螯合劑，仍于60-85℃條件下保溫攪拌反應(yīng)0.5-2h。
將溶液溫度降至60-65℃左右，再依次加入總漿液1-2.5％的硅酸鈉緩沖劑、0.1-1.0％的硫酸鎂穩(wěn)定劑、2-5％過氧化氫(30％溶液)，或1.4-3.5％的過氧化鈉待其充分溶解、混合均勻后，用15％氫氧化鈉溶液或2mol/L硫酸溶液調(diào)節(jié)漿液pH值為10-11，保溫60-85℃，攪拌反應(yīng)1-3h。
反應(yīng)結(jié)束后，將漂白后的玉米秸桿洗滌、靜置、過濾、烘干，便得到漂白的玉米秸桿，收率約85-90％。由于漂白后的秸桿含水量低于原料秸桿，實際收率多于85-90％。
實施例3將一定重量的加工成40-50目的玉米芯加入其3-5倍量的水配成漿液，用2mol/L硫酸溶液調(diào)節(jié)pH2-3，不斷攪拌下加熱至60-85℃保溫反應(yīng)0.5-2h，再加入總漿液0.2-0.5％的EDTA螯合劑，仍于60-85℃條件下保溫攪拌反應(yīng)0.5-2h。
將溶液溫度降至60-65℃左右，再依次加入總漿液1-2.5％的硅酸鈉緩沖劑、0.1-1.0％的硫酸鎂穩(wěn)定劑、2-5％過氧化氫(30％溶液)，或1.4-3.5％的過氧化鈉待其充分溶解、混合均勻后，用15％氫氧化鈉溶液或2mol/L硫酸溶液調(diào)節(jié)漿液pH值為10-11，保溫60-85℃，攪拌反應(yīng)1-3h。
反應(yīng)結(jié)束后，將漂白后的玉米芯粉末洗滌、靜置、過濾、烘干，便得到漂白的玉米芯粉末，收率約85-90％。由于漂白后的玉米芯粉末含水量低于原料玉米芯，實際收率多于85-90％。
權(quán)利要求
1.稻殼及其它天然農(nóng)副產(chǎn)品廢棄物如秸桿、玉米芯等的非氯漂白工藝，其特征在于將稻殼、秸桿、玉米芯等，在水溶液介質(zhì)中采用過氧化氫或過氧化鈉作為漂白劑，在一定的酸堿度即pH值范圍和溫度范圍內(nèi)，在螯合劑、緩沖劑和穩(wěn)定劑存在下，對稻殼、秸桿、玉米芯等進(jìn)行漂白；將漂白后的稻殼洗滌、靜置、過濾、烘干，便得到成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于在進(jìn)行漂白前先將稻殼、秸桿、玉米芯等加工成20-100目粉狀物，在加水制成漿液后，用2mol/L硫酸溶液調(diào)節(jié)至pH2-3，在60-85℃保溫預(yù)處理0.5-2h，再加入總漿液0.2-0.5％的EDTA螯合劑，于60-85℃條件下保溫攪拌0.5-2h進(jìn)行螯合預(yù)處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的工藝，其特征在于當(dāng)以過氧化氫溶液作為漂白劑，溶液濃度為30％，加入量是總漿液的2-5％，當(dāng)以過氧化鈉漂白劑，加入量是總漿液的1.4-3.5％。
4.根據(jù)權(quán)利要求所3述的工藝，其特征在于水的加入量是稻殼、秸桿、玉米芯的3-5倍；漂白時，用15％氫氧化鈉溶液或2mol/L硫酸溶液調(diào)節(jié)漿液的初始pH值為10-11，溫度保持為60-85℃，漂白時間為1-3h。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的工藝，其特征在于漂白時，緩沖劑采用硅酸鈉，加入量是總漿液的1-2.5％，穩(wěn)定劑采用硫酸鎂，加入量是總漿液的0.1-1.0％。
全文摘要
本發(fā)明屬天然農(nóng)副產(chǎn)品廢棄物的加工應(yīng)用領(lǐng)域，也屬于可生物降解環(huán)保材料領(lǐng)域，具體涉及稻殼即谷殼及其它天然農(nóng)副產(chǎn)品廢棄物如秸稈、玉米芯等的非氯漂白工藝。本發(fā)明在漂白過程中不使用氯氣、次氯酸鹽等含氯漂白劑，而是采用過氧化氫或過氧化鈉作為漂白劑，在一定的酸堿度即pH值范圍和溫度范圍內(nèi)，在一定量的螯合劑、緩沖劑和穩(wěn)定劑存在下，對稻殼、秸稈、玉米芯等進(jìn)行漂白，可以減少污染，保護(hù)環(huán)境。漂白后產(chǎn)品色淺亮麗美觀，還達(dá)到很好的殺菌效果。產(chǎn)品可用于制作一次性可降解餐具、托盤、花缽，還可以用作環(huán)保型綠色包裝材料以及塑料用品的填料等。
文檔編號B27K5/00GK1488476SQ0313565
公開日2004年4月14日 申請日期2003年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月21日
發(fā)明者傅相鍇, 牛麗明, 楊新斌, 傅宏 申請人:西南師范大學(xué)