利用低压汽爆秸秆类植物制纸浆的无污染方法 本发明属于造纸制浆领域，特别涉及利用低压汽爆秸秆类植物制纸浆的无污染方法。
美国的曼森(Mason，W．H.)，在美国专利(U.S.Patent)，1，655，618，1928介绍了爆破制浆技术，该技术使用7-8Mpa的饱和水蒸气作为介质进行爆破，但其只是在纤维板生产中进行了应用，因该技术爆破压力高，因此难于推广。几十年来，各国围绕这项技术进行了大量研究与实验。1980年加拿大Delong发明了Iotech专利，使用3.8-5.2Mpa的饱和水蒸气爆破经化学预处理的木片。国内对爆破制浆的研究从80年代中期开始起步，并发表了一些研究论文，这些工艺的共同点是主要针对木材，先用化学药品预处理木片，再进行爆破，由于加入大量化学药品，所以给环境造成了极大的污染。
本发明的目的在于提供一种利用低压汽爆秸秆类植物制纸浆的无污染方法，其利用丰富廉价的秸秆类植物资源，不添加化学药品清洁生产纸浆，避免由于造纸生产给环境造成的污染。
本发明基于秸秆类植物与木材在化学组成和结构上的差异(李忠正先生在《中国造纸》，(6)：22-29，1991已介绍了结构上的差异)，提出对秸秆类植物不加任何化学药品的低压爆破制纸浆方法，开辟秸秆类植物清洁制纸浆的新方法。
本发明包括秸秆类植物及浆液地处理，其特征在于将已粗切为20-30毫米长的秸秆类植物装入汽爆罐中，以喷雾方式加入相对于原料干重约34％的水，于1.2-1.7MPa的压力下处理约10分钟后，瞬间减压释放，即得汽爆秸秆类植物；所得汽爆秸秆类植物用5倍的水抽提3次，抽提后的爆破料稀释后(抽提液可用于生产活性低聚木糖，具体方法见专利申请号99105722.8)以10％的浓度加入盘磨机进行打浆，直到以传统工艺得到纸。即打浆完毕后用筛浆机去除细小纤维，再经锥型除砂器净化后调配成1％的浆浓直接抄纸。
本发明的操作程序见图1：
从表1可以看出秸秆类植物与木材相比，无论在化学组成，还是在木质素、半纤维素的结构上都存在着大差异。许多对杨木等木材的汽爆研究表明，在汽爆之前必须进行加碱预处理，其目的是使木质素发生磺酸化作用，以达到汽爆时选择性分离纤维。从秸秆类植物汽爆机制分析得出，在秸秆类植物汽爆过程中，不仅具有半纤维素自体水解作用，而且还有木质素易降解作用。例如通过调节不同起始含水量就可得优良性状的纸浆。另外，在一定的汽爆处理强度下，汽爆反应介质的酸碱度和起始含水量是影响现有汽爆工艺的关键性因素。
表1秸秆与木材的化学结构的比较 秸秆 木材木质素木质素的酚羟基(C9苯丙烷单元)0.4-0.45/C9 0.1-0.3/C9木质素的羧基0.1-0.2/C9----木质素中对-香豆酸、酯键比例2.60％--------木质素中阿魏酸α-醚键----磨木木质素分子量MW7500 18200(桦木)木质素中单元比例V∶S∶H1∶0.77∶0.311∶1.2∶0.05(阔叶木)1∶0.02∶0.009(针叶木)其他半纤维素聚合度84＞120半纤维素结构组成90％木聚糖80-90％木聚糖(阔叶木)60-70％甘露糖(针叶木)纤维素结晶度40-60％60-80％有机抽提物1％以下4％针叶木1％以下，阔叶木灰分8％(60％ 为SiO2)1％ 以 下(CaO,K2O,Na2O)纤维特征1.0-1.5mm长5mm长细小纤维39％5％(针叶木)25％(阔叶木)
本发明不加化学药品低压汽爆秸秆类植物制纸浆的无污染方法，是基于秸秆类植物与木材在化学组成和结构上的差异，开辟秸秆类植物清洁制纸浆的新方法。其避免了由于造纸生产给环境造成的污染和秸秆资源浪费等缺点，实现秸秆类植物清洁制纸浆和秸秆类植物生物量全利用，利用本法所得纸浆性能优良，适于纸板制造。实施例11．汽爆麦草
将粗切至约25mm长的秸秆80Kg装入1M3汽爆罐中，以喷雾方式加入相对于原料干重约34％的水，通入蒸汽，待排除罐内空气后关闭装料阀，升压至1.5MPa，维持10分钟，瞬间减压释放，即得汽爆麦草。2．水抽提汽爆麦草及制浆抄纸
所得汽爆麦草用5倍的水抽提3次，抽提后的爆破料以水稀释，以10％的浓度在PFI型盘磨机打浆，然后用筛浆机(70筛目)去除细小纤维，经锥型除砂器净化后调配成1％的浆浓直接抄纸。打浆至抄纸具体工艺同造纸厂常用方法。纸样性质的测定按国家标准方法。3．爆破工艺的条件实验结论(1)含水量在34.01％同时利于磨浆和纸浆性能的提高(见表2)。(2)不添加任何化学药品抄纸性能优于添加亚硫酸钠和盐酸的(见表3)。(3)一般认为，浆的得率高低与添加的药品关系很大，碱性物质利于得率的提高，但表3的实验结果表明，就秸秆类植物原料而言，碱性太强反而降低得率，而以添加1.6％氨水较为适宜，无论是得率还是纸浆性能均较优，而不加任何化学药品、控制含水量在34％左右的汽爆秸秆类植物料，其制浆得率与性能与添加1.6％氨水的相当。(4)在控制秸杆类植物含水量34％的前提下，在1.2-1.7Mpa的压力范围内，维持压力约10分钟，均可获得较好的纸浆性能，而以1.5Mpa，维压10分钟为最佳，见表4。
表2汽爆前不同含水量对纸浆性能的影响(1.5Mpa，10分钟)含水量(原料)％得率％打浆度°SR定量g/m2抗张强度KN/m裂断长Km撕裂度mN撕裂指数mN.m2/g15.1179.4 28.5 56.70.91 1.64 287.25.0657.5072.3 34.0 53.22.34 4.49 326.46.1434.0183.4 28.0 54.72.02 3.77 462.48.46
表3抄造纸样的物性检验
汽爆前不同预处理对纸浆性能的影响(1.5Mpa，1O分钟)添加药品(原料)％得率％打浆度°SR定量g/m2抗张强度KN/m裂断长Km撕裂度mN撕裂指数mN.m2/g 0.8％盐酸60.1 27.0 44.8 1.36 3.10 325.0 4.26 1.6％氨水79.1 33.5 49.8 2.36 4.84 578.6 11.6 5.0％硫酸铵65.1 22.5 48.4 0.97 2.05 248.0 5.12 8.5％亚硫酸钠5.0％氢氧化钠75.4 22.5 47.9 1.93 4.12 320.8 6.70 4.0％亚硫酸钠4.0％碳酸钠81.1 27 47.2 2.01 3.95 310.0 6.50本发明(34.0％水)82.0 28.0 48.7 2.77 4.53 562.9 12.1
表4不同汽爆条件对纸浆性能的影响(34％含水量)不同汽爆条件得率％打浆度°SR定量g/m2抗张强度KN/m裂断长Km撕裂度mN撕裂指数mN.m2/g1.2Mpa,10min81.12648.42.804.38570.013.01.5Mpa,10min80.02748.72.774.53562.912.11.7Mpa,10min78.42847.92.644.27558.011.7