專利名稱：秸稈類木質(zhì)纖維素原料處理產(chǎn)生的黑液的處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物質(zhì)化工技術(shù)領(lǐng)域，具體為秸稈類木質(zhì)纖維素原料處理產(chǎn)生的黑液的處理方法。
背景技術(shù)：
秸稈類木質(zhì)纖維素資源的主要成分是纖維素、半纖維素和木素。其中，纖維素、半纖維素是可發(fā)酵糖的來源。木素是由苯丙烷結(jié)構(gòu)單元通過碳-碳鍵(C-C)和醚鍵(-0-)連接而成的三維網(wǎng)狀高分子物質(zhì)，是復(fù)雜的芳香族聚合物；由于它的芳香族性質(zhì)、側(cè)鏈脂肪族特性和各種功能基，木素可成為如石油一樣的能源物質(zhì)和重要的化工原料。乙醇俗稱酒精，不僅是一種非常重要的有機化工原料和溶劑，而且因其可再生和對環(huán)境無污染而被認(rèn)為是可替代石油類不可再生資源的最有發(fā)展前景的液體燃料。我國燃料乙醇的市場規(guī)模正急劇擴大。以秸稈類木質(zhì)纖維素為原料制備乙醇是這類原料能源化利用最廣泛的課題。一般地，以秸稈類木質(zhì)纖維素為原料制備乙醇，首先需要將植物纖維原料用酸或堿處理，蒸煮、洗滌后進(jìn)行固液分離，分離所得的黑色液體被稱為黑液，其中含有從所處理原料中溶出的木素、半纖維素和纖維素的降解產(chǎn)物及有機酸等。從經(jīng)濟效益考慮，目前在以秸稈類木質(zhì)纖維素為原料制備乙醇的過程中產(chǎn)生了大量的黑液，在污水處理的過程中勢必加大了企業(yè)污水處理的資金投入；同時黑液中大量的木素具有很高的經(jīng)濟價值，木素是一種芳香族高分子化合物，使用亞硫酸鹽法處理黑液后的木素磺酸鹽可用作膠粘劑、螯合劑、工業(yè)洗凈劑、水的軟化劑、乳化劑和乳液穩(wěn)定劑、單寧補充劑、水泥添加劑、石油鉆井分散劑和土壤穩(wěn)定劑等。此外，也可用木素磺酸制備香草素、 香草酸等。硫酸鹽法處理后黑液可以制備含硫的脂肪族化合物，如二甲基亞砜、二甲基砜和二甲基硫化物等。本發(fā)明的目的在于降低企業(yè)污水處理成本的同時，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種秸稈類木質(zhì)纖維素原料處理產(chǎn)生的黑液的處理方法。本發(fā)明提供的秸稈類木質(zhì)纖維素原料處理產(chǎn)生的黑液的處理方法，其包括對秸稈類纖維素原料堿處理后進(jìn)行固液分離得到秸稈渣和黑液I，將黑液I進(jìn)行木素絮凝，然后將絮凝后的黑液I固液分離得到富含木素的絮凝物和黑液II。進(jìn)一步地，所述的處理方法還包括將黑液II檢測堿濃度后，添加堿溶液或進(jìn)行濃縮。其中，上述對黑液的濃縮可采用本領(lǐng)域公知的任何方法進(jìn)行濃縮，優(yōu)選采用雙效濃縮器進(jìn)行濃縮。進(jìn)一步地，所述的黑液II通過添加堿溶液或濃縮后NaOH含量達(dá)到1. 0 2. 0%。 除非特別說明，本發(fā)明所用百分比為質(zhì)量百分比，比例為質(zhì)量比例。
進(jìn)一步地，在所述的處理方法中用NaOH含量為1. 0 2. 0%的堿液或調(diào)節(jié)NaOH含量為1. 0 2. 0%的黑液II，在90 120°C下對秸稈類纖維素原料蒸煮0. 5 2小時，對秸稈類纖維素原料進(jìn)行堿處理。

進(jìn)一步地，所述對秸稈類纖維素原料堿處理后進(jìn)行固液分離包括先將堿處理后的秸稈類纖維素原料進(jìn)行首次固液分離得到首次分離黑液和固體秸稈渣，接著用熱水洗滌該固體秸稈渣后進(jìn)行再次固液分離得到二次分離黑液和固體秸稈渣，將所述首次分離黑液和二次分離黑液合并為黑液I。進(jìn)一步地，所述固液分離所使用的設(shè)備可為螺旋擠漿機組，所述螺旋擠漿機組可由由4 6臺螺旋擠漿機通過絞籠串聯(lián)組成。進(jìn)一步地，在所述的處理方法中用堿性絮凝劑進(jìn)行絮凝。進(jìn)一步地，所述的堿性絮凝劑含有=Ca(OH)2 20 30%、活性白泥5 10%、硅藻土 5 10%、草灰5 10%和NaOH含量為30% 32%的工業(yè)用堿溶液40 60%。進(jìn)一步地，所述堿性絮凝劑的加入量為黑液體積的1 2%0。本發(fā)明可采用任何本領(lǐng)域公知的方法對絮凝物進(jìn)行分離，優(yōu)選采用板框壓濾機組，其中，所述的板框壓濾機組可由3 4臺板框壓濾機并聯(lián)組成。本發(fā)明所述秸稈類木質(zhì)纖維素原料為本領(lǐng)域公知的任何秸稈類木質(zhì)纖維素原料， 如玉米秸稈、油菜秸稈、高梁秸稈、小麥秸稈、稻草秸稈等。本發(fā)明的優(yōu)點本發(fā)明提供一種秸稈類木質(zhì)纖維素乙醇黑液的處理方法，與傳統(tǒng)造紙工業(yè)黑液的處理方法相比，本發(fā)明方法從黑液中得到的木素制品含量高，雜質(zhì)少；處理后黑液經(jīng)濃縮后回用，其在堿處理秸稈類木質(zhì)纖維素方面的效果與通常直接用堿處理秸稈類木質(zhì)纖維素相同，處理后秸稈渣經(jīng)檢測，與通常生產(chǎn)的秸稈渣組分相同；本發(fā)明在黑液回用生產(chǎn)過程中， 生產(chǎn)能耗偏高于直接堿液生產(chǎn)，但提取出的木素具有熱值高、可用于企業(yè)替代部分煤、附加價值高的優(yōu)點，降低了企業(yè)污水處理的成本，本方法具有較高的經(jīng)濟和社會效益。
具體實施例方式以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。實施例1取粉碎的玉米秸稈10kg，加入濃度為1. 5%的堿液45L在100°C下蒸煮1小時，經(jīng)螺旋擠漿機組首次固液分離得首次分離黑液和固體秸稈渣，該固體秸稈渣采用20kg熱水洗滌，經(jīng)螺旋擠漿機組再次固液分離，分離出的洗滌黑液即二次分離黑液與前述的首次分離黑液合并為黑液I，分離出的秸稈渣備用。往上述黑液I中添加1. 5%0 (ν/ν)的絮凝劑，攪拌后絮凝，0. 5小時后經(jīng)板框壓濾機固液分離，得到富含木素的絮凝物固體和黑液II ；其中，所述的絮凝劑的配比為25% 的Ca(OH) 2,7%的活性白泥、8%的硅藻土、10%的草灰和50%的工業(yè)用堿溶液(NaOH含量 31. 6% )。實施例2將按照實施例1實施、經(jīng)板框壓濾機固液分離所得黑液II添加堿，使該黑液的堿濃度為2.0%。
取粉碎的玉米秸稈10kg，加入上述濃度為2. 0%的黑液45L在120°C下蒸煮1. 0小時，經(jīng)螺旋擠漿機組首次固液分離得首次分離黑液和固體秸稈渣，該固體秸稈渣采用20kg 熱水洗滌，經(jīng)螺旋擠漿機組再次固液分離，分離出的洗滌黑液即二次分離黑液與前述的首次分離黑液合并為黑液I，分離出的秸稈渣備用。往上述黑液I中添加1. 0%。(ν/ν)的絮凝劑，攪拌后絮凝，0. 5小時后經(jīng)板框壓濾機固液分離，得到富含木素的絮凝物固體和黑液II ；其中，所述的絮凝劑的配比為30% 的Ca (OH) 2、10 %的活性白泥、5 %的硅藻土、5 %的草灰和5 %的工業(yè)用堿溶液(NaOH含量 31. 6% )。實施例3
將按照實施例1實施、經(jīng)板框壓濾機固液分離所得黑液II用雙效濃縮器進(jìn)行濃縮，使該濃縮后黑液的堿濃度為1.0%。取粉碎的玉米秸稈5kg，加入上述濃度為1. 0%的濃縮后黑液22. 5L在90°C下蒸煮2. 0小時，經(jīng)螺旋擠漿機組固液分離得首次分離黑液和固體秸稈渣，該固體秸稈渣采用 IOkg熱水洗滌，經(jīng)螺旋擠漿機組再次固液分離，分離出的洗滌黑液即二次分離黑液與前述的首次分離黑液合并為黑液I，分離出的秸稈渣備用。往上述黑液I中添加2. 0% (ν/ν)的絮凝劑，攪拌后絮凝，0. 5小時后經(jīng)板框壓濾機固液分離，得到富含木素的絮凝物固體和黑液II。其中，所述的絮凝劑的配比為20% 的Ca (OH)2,5%的活性白泥、10%的硅藻土、10%的草灰和55%的工業(yè)用堿溶液(NaOH含量 31. 6% )。實施例4按照實施例1實施，經(jīng)板框壓濾機固液分離所得黑液II添加堿，使該黑液的堿濃度為1. 5%，然后回用于對秸稈類纖維素原料堿處理，循環(huán)使用5次后，二次絮凝，經(jīng)板框壓濾機固液分離所得黑液II用雙效濃縮器進(jìn)行濃縮，使該濃縮后黑液的堿濃度為2. 0%，作為本實施例的備用濃縮后黑液。取粉碎的玉米秸稈4kg，加入上述濃度為2.0%的備用濃縮后黑液18L在110°C下蒸煮1. 5小時，經(jīng)螺旋擠漿機組固液首次分離得首次分離黑液和固體秸稈渣，該固體秸稈渣采用8kg熱水洗滌，經(jīng)螺旋擠漿機組再次固液分離，分離出的洗滌黑液即二次分離黑液與前述的首次分離黑液合并為黑液I，分離出的秸稈渣備用。往上述黑液I中添加1. 0%。(ν/ν)的絮凝劑，攪拌后絮凝，0. 5小時后經(jīng)板框壓濾機固液分離，得到富含木素的絮凝物固體和黑液II。其中，所述的絮凝劑的配比為30%的 Ca (OH)2,10 %的活性白泥、10 %的硅藻土、10 %的草灰和40 %的工業(yè)用堿溶液(NaOH含量 31. 6% )。實驗例1將實施例1 4中經(jīng)堿處理后分離出的備用秸稈渣送樣檢測，結(jié)果(表1)表明， 使用含堿濃度相同的堿液、加堿黑液、濃縮后黑液、二次絮凝黑液的濃縮液，對秸稈類木質(zhì)纖維素進(jìn)行堿處理，所得的備用秸稈渣成分基本一致，可見其處理效果是一致的。表1 實施例1 4中備用秸稈渣送樣檢測的結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種秸稈類木質(zhì)纖維素原料處理產(chǎn)生的黑液的處理方法，其包括對秸稈類纖維素原料堿處理后進(jìn)行固液分離得到秸稈渣和黑液I，將黑液I進(jìn)行木素絮凝，然后將絮凝后的黑液I固液分離得到富含木素的絮凝物和黑液II。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于，還包括將黑液II檢測堿濃度后，添加堿溶液或進(jìn)行濃縮。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的處理方法，其特征在于，所述的黑液II通過添加堿溶液或濃縮后NaOH含量達(dá)到1.0 2.0%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3任一項所述的處理方法，其特征在于，用NaOH含量為1.0 2. 0%的堿液或調(diào)節(jié)NaOH含量為1. 0 2. 0%的黑液II，在90 120°C下對秸稈類纖維素原料蒸煮0. 5 2小時，對秸稈類纖維素原料進(jìn)行堿處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于，所述對秸稈類纖維素原料堿處理后進(jìn)行固液分離包括先將堿處理后的秸稈類纖維素原料進(jìn)行首次固液分離得到首次分離黑液和固體秸稈渣，接著用熱水洗滌該固體秸稈渣后進(jìn)行再次固液分離得到二次分離黑液和固體秸稈渣，將所述首次分離黑液和二次分離黑液合并為黑液I。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的處理方法，其特征在于，所述固液分離所使用的設(shè)備為螺旋擠漿機組。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于，用堿性絮凝劑進(jìn)行絮凝。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的處理方法，其特征在于，所述的堿性絮凝劑含有=Ca(OH)2 20 30%、活性白泥5 10%、硅藻土 5 10%、草灰5 10%和NaOH含量為30% 32% 的工業(yè)用堿溶液40 60%。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的處理方法，其特征在于，所述堿性絮凝劑的加入量為黑液體積的1 2%0。
10.根據(jù)權(quán)利要求7 9任一項所述的處理方法，其特征在于，所述絮凝后的黑液固液分離所使用的設(shè)備為板框壓濾機組。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種秸稈類木質(zhì)纖維素原料處理產(chǎn)生的黑液的處理方法。該處理方法包括對秸稈類纖維素原料堿處理后進(jìn)行固液分離得到秸稈渣和黑液，將所得黑液進(jìn)行木素絮凝，然后將絮凝后的黑液固液分離得到富含木素的絮凝物和黑液，所得黑液再處理回用。本發(fā)明通過對秸稈類木質(zhì)纖維素原料處理產(chǎn)生的黑液的處理和再處理回用，在獲得熱值高的木素同時降低了企業(yè)污水處理的成本，具有較高的經(jīng)濟和社會效益。
文檔編號D21C11/04GK102251428SQ201110212170
公開日2011年11月23日 申請日期2011年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月27日
發(fā)明者付松, 馮杰, 李榮杰 申請人:安徽豐原發(fā)酵技術(shù)工程研究有限公司