盐肤木枝桠清洁制浆及其综合利用的方法 技术领域 本发明属于韧皮纤维利用领域， 特别涉及一种新的制浆造纸原料盐肤木枝桠， 以 及汽爆制浆工艺及其杆的利用和功能组分提取的方法。
背景技术 从 1990 年至今， 中国在世界纸张和纸板生产总增长量中的比重超过了 50％， 现在 已经仅次于美国， 成为全球第二大生产国。 2007 年， 世界纸张产量为 3.95 亿吨， 其中美国产 量最高， 中国居次， 之后是日本和德国。到 2010 年， 中国的造纸产品总需求量将从 2003 年 的 4800 万吨增长到年均 6850 万吨。届时， 中国国内产量预计可达 6240 万吨， 进而成为全 球范围内绝大部分主要种类原料产量增长的主导力量。
制约中国造纸工业发展的主要瓶颈是原料。2006 年进口商品木浆已达 796 万吨、 进口废纸已达 1962 万吨， 近年来和今后相当长的时期内， 木浆和废纸进口量将会居高不 下， 预计到 2010 年进口木浆将达到 1200 万吨， 进口废纸要突破 2500 万吨。
开发和利用新的植物原料为我国造纸原料紧缺问题提供了解决方法。
盐肤木 (Rhus chinensis Mill.) 为漆树科 (Anacardiaceae) 盐肤木属植物。该 属植物为落叶灌木或乔木， 全世界约 250 种， 分布于亚热带和暖温带 ； 在我国有 6 种、 3 个变 种， 除东北、 内蒙古、 青海和新疆外各省均有分布。其中， 盐肤木不仅在国内大量存在， 而且 广泛分布于东亚地区， 包括印度、 中南半岛、 马来西亚、 印度尼西亚、 日本和朝鲜等地。盐肤 木生于海拔 170-2700 米的向阳山坡、 沟谷、 溪边的树林或灌木丛， 属落叶小乔木或灌木， 高 2-10 米 ； 小枝棕褐色， 被锈色柔毛， 具圆形小皮孔。奇数羽状复叶， 有小叶 3-6 对， 叶轴具宽 的叶状翅， 小叶边缘具粗锯齿， 叶片较大， 长 6-12 厘米， 宽 3-7 厘米。花期一般在 8-9 月， 果 期在 10 月。
盐肤木种植过程中需要剪枝， 产生大量的废弃枝桠， 每年每亩地剪枝近 1 吨， 这些 资源如果不加以利用， 将会造成很大的浪费。因此， 我们对盐肤木进行了研究， 发现其枝桠 皮是一种很好的造纸原料， 其纤维素、 半纤维素和木质素含量与几种常用的树皮原料相近 ( 见表 1)。
表 1、 几种树皮原料的化学成分含量比较
传统的制浆方法包括化学法和机械法或两者相结合。在制浆过程中， 大量的使用 化学试剂对原料的木素和半纤维素进行脱除， 产生了大量的废液， 对环境造成了严重的污 染， 所以控制造纸污水是我国治理环境问题的重点和难点。 近年来， 蒸汽爆破技术在生物质 原料预处理领域获得应用发展。蒸汽爆破是采用空气、 水蒸汽等介质对植物进行爆破。由 于植物细胞壁由纤维素等物质组成， 易受高压空气膨胀时的冲击而破裂， 同时水蒸汽易浸 入植物细胞中， 使成分软化， 产生一系列的化学变化， 从而削弱了纤维间的粘结。蒸汽爆破 后纤维素充分暴露， 变成结构疏松、 柔软的立体状组织。因此， 我们采用蒸汽爆破法对原料 进行预处理， 再结合化学法进行漂白， 减低了化学试剂的添加量， 减少了对环境破坏。
此外， 盐肤木枝桠皮富含黄酮、 单宁酸等多种药理活性组分， 在医药、 食品、 化工领 域有着广泛的用途。剥皮后杆的比重较大， 约占整个枝桠质量的 3/4。因此， 从盐肤木枝桠 皮中提取黄酮和单宁类物质， 以及将盐肤木杆进行压制板材或压块是盐肤木枝桠资源综合 利用的必要环节。 发明内容
【本发明的目的】 本发明的目的是提供了一种造纸新原料即盐肤木枝桠， 通过引入 蒸汽爆破处理技术， 克服传统制浆工艺环境污染严重、 能耗高的缺点， 发展一种盐肤木枝桠 汽爆制浆的清洁生产工艺， 对其中可溶性功能组分——黄酮化合物和单宁类物质进行有效 提取， 同时对其杆进行压板或压块， 解决野生盐肤木资源的综合利用问题， 具有较大的社会 和经济效益。 本发明的技术方案如下 ：
【技术方案】 本发明提供的盐肤木皮纤维汽爆制浆造纸工艺的方法， 包括如下步 骤：
(1) 分离处理 ： 对盐肤木枝桠进行水煮半小时后剥皮， 分离成皮与杆两部分 ；
(1) 蒸汽爆破处理 ： 对皮在 0.8 ～ 1.5MPa 压力下维压 1 ～ 5min 进行蒸汽爆破处 理；
(2) 功能组分提取 ： 对汽爆料进行水洗， 合并水煮液和汽爆水洗液， 配成 6％左右 浓度的溶液， 缓慢流入大孔吸附树脂， 上柱完后用 2 倍的蒸馏水洗脱， 再用 3 倍左右的溶剂 洗脱， 收集洗脱液， 先常压后减压浓缩蒸出溶剂后， 80℃以下真空干燥， 得到黄酮、 单宁等功 能组分 ；
(3) 打浆 ： 对汽爆后的皮进行打浆， 500 ～ 2000r/min 处理 30s ～ 180s ；
(4) 漂白 ： 采用两段漂白技术， 第一阶段漂白液的组成为 ： 每百毫升液体 2 克 Na2SiO3、 每百毫升液体 1 克 H2O2、 每百毫升液体 2 克 NaOH， 第二段漂白液的组成为 ： 每百毫 升液体 1 克 Na2SiO3、 每百毫升液体 1 克 H2O2、 每百毫升液体 1 克 NaOH， 在 40 ～ 80℃下， 固液 质量比为 1 ∶ 5 ～ 1 ∶ 20， 各漂 0.5 ～ 2h ；
(5) 抄纸 ： 对漂白后的浆料进行水洗后抄纸 ；
(6) 杆压板处理 ：
①汽爆杆 ： 对杆进行汽爆， 条件为 1.2 ～ 1.5Mpa 下维压 3 ～ 5min ；
②压板处理 ： 用热压成型机将汽爆后杆在温度 120 ～ 150 度， 压力 10 ～ 20Mpa， 维 持 15 ～ 40min， 压板成型 ；
(7) 压块处理 ： 将杆至于颗粒压块机中， 控制含水量在 40％～ 60％， 转速在 90 ～ 160r/min， 环模与压辊间隙在 0.2mm ～ 1mm。
【技术特点】 本专利的核心是盐肤木资源的高值化综合利用， 通过无污染蒸汽爆破 技术对盐肤木枝桠皮进行预处理， 不仅减少了污染， 而且降低了生产成本， 同时提取其中可 溶性功能组分黄酮和单宁类化合物， 对杆进行压板或压块， 实现了产品多元化发展， 为盐肤 木的高值化综合利用提供了新途径， 经济前景广阔。 具体实施方式
实施例 1
(1) 蒸汽爆破 ： 对收集的盐肤木枝桠在固液质量比为 1 ∶ 3， 处理时间为 30min 的 处理条件下进行水煮后剥皮， 分离皮和杆， 然后对皮在 0.8MPa 压力下维压 5min 进行蒸汽爆 破处理 ；
(2) 功能组分提取 ： 对汽爆料进行水洗， 合并水煮液和汽爆水洗液， 配成 6％左右 浓度的溶液， 缓慢流入大孔吸附树脂， 上柱完后用 2 倍的蒸馏水洗脱， 再用 3 倍 40 ％的乙 醇洗脱， 收集洗脱液， 先常压后减压浓缩蒸出溶剂后， 80℃以下真空干燥， 得到粗单宁化合 物；
(3) 打浆 ： 飞刀转子 2000 转 / 分， 浆池 2000 转 / 分， 打浆 30s ；
(4) 漂白 ： 采用两段漂白技术， 第一阶段漂白液的组成为 ： 每百毫升液体 2 克 Na2SiO3、 每百毫升液体 1 克 H2O2、 每百毫升液体 2 克 NaOH， 第二段漂白液的组成为 ： 每百毫 升液体 1 克 Na2SiO3、 每百毫升液体 1 克 H2O2、 每百毫升液体 1 克 NaOH， 在 40℃下， 各漂 2h， 固液质量比 1 ∶ 10。
(5) 汽爆杆 ： 将步骤 (1) 得到杆在 1.4Mpa 下维压 3.5min 进行蒸汽爆破处理 ；
(6) 压板 ： 将步骤 (5) 得到杆放入热压成型机， 在温度 120 度， 压力 20Mpa， 维持 40min， 压板成型， 所得板材满足刨花板的国家标准 ；
(7) 压块 ： 用梳理机将杆打散， 控制杆的含水量在 50％， 填入颗粒压块机， 在转速 90r/min， 环模与压辊间隙在 0.4mm， 压块成型。
纸浆得率 ： 70.85％ ； 单宁提取率 ： 72.35％
实施例 2 ： (1) 蒸汽爆破 ： 对收集的盐肤木枝桠进行水煮后剥皮， 然后对盐肤木皮 在 1.0Mpa 压力下维压 5min 进行蒸汽爆破处理 ；
(2) 功能组分提取 ： 对汽爆后原料进行水洗， 将其中吸附在纤维表面的功能组分 回收， 合并水煮液和汽爆水洗液， 配成 6％左右浓度的溶液， 缓慢流入大孔吸附树脂， 上柱完 后用 2 倍的蒸馏水洗脱， 再用 3 倍左右 70％的乙醇洗脱， 收集洗脱液， 先常压后减压浓缩蒸 出溶剂后， 80℃以下真空干燥， 得到粗黄酮 ；
(3) 打浆 ： 飞刀转子 1400 转 / 分， 浆池 1400 转 / 分， 打浆 60s ；
(4) 汽爆盐肤木皮漂白 ： 采用两段漂白技术， 第一阶段漂白液的组成为 ： 每百毫升 液体 2 克 Na2SiO3、 每百毫升液体 1 克 H2O2、 每百毫升液体 2 克 NaOH， 第二段漂白液的组成为 ： 每百毫升液体 1 克 Na2SiO3、 每百毫升液体 1 克 H2O2、 每百毫升液体 1 克 NaOH， 在 50℃下， 各 漂 1h， 固液质量比 1 ∶ 20 ；
(5) 汽爆杆 ： 将步骤 (1) 得到杆在 1.2Mpa 压力下维压 5min 进行蒸汽爆破处理 ；(6) 压板 ： 将步骤 (5) 得到杆放入热压成型机， 在温度 130 度， 压力 18Mpa， 维持 35min， 压板成型， 所得板材的性能指标满足刨花板的国家标准 ；
(7) 压块 ： 用梳理机将杆打散， 控制杆的含水量在 40％， 填入颗粒压块机， 在转速 110r/min， 环模与压辊间隙在 0.2mm， 压块成型。
纸浆得率 ： 77.51％ ； 黄酮得率为 3.16％
实施例 3 ： (1) 蒸汽爆破 ： 对收集的盐肤木枝条进行水煮后剥皮， 然后对盐肤木皮 在 1.2Mpa 压力下维压 3min 进行蒸汽爆破处理 ；
(2) 功能组分提取 ： 回收汽爆处理后产生的汽爆残液， 同时对汽爆后原料进行水 洗将其中吸附在纤维表面的功能组分回收， 合并汽爆残液和水洗液， 配成 6％左右浓度的溶 液， 缓慢流入大孔吸附树脂， 上柱完后用 2 倍的蒸馏水洗脱， 再用 3 倍左右的 40％溶剂洗脱， 收集洗脱液， 先常压后减压浓缩蒸出溶剂后， 80℃以下真空干燥， 得到粗单宁。
(3) 打浆 ： 在飞刀转子 1000 转 / 分， 浆池 1000 转 / 分， 打浆 80s。
(4) 汽爆盐肤木皮漂白 ： 采用两段漂白技术， 第一阶段漂白液的组成为 ： 每百毫升 液体 2 克 Na2SiO3、 每百毫升液体 1 克 H2O2、 每百毫升液体 2 克 NaOH， 第二段漂白液的组成为 ： 每百毫升液体 1 克 Na2SiO3、 每百毫升液体 1 克 H2O2、 每百毫升液体 1 克 NaOH， 均在 80℃下， 漂 0.5h， 固液质量比 ： 1/5。 (5) 汽爆杆 ： 将步骤 (1) 得到杆在 1.5Mpa 压力下维压 3min 进行蒸汽爆破处理 ；
(6) 压板 ： 将步骤 (5) 得到杆放入热压成型机， 在温度 150 度， 压力 15Mpa， 维持 25min， 压板成型， 所得板材满足刨花板的国家标准 ；
(7) 压块 ： 用梳理机将杆打散， 控制杆的含水量在 55％， 填入颗粒压块机， 在转速 125r/min， 环模与压辊间隙在 0.6mm， 压块成型。
盐肤木皮纸浆得率 ： 69.85％ ； 单宁提取率 ： 71.86％
实施例 4 ： (1) 蒸汽爆破 ： 对收集的盐肤木枝条进行水煮后剥皮， 然后对盐肤木皮 在 1.5Mpa 压力下维压 2min 进行蒸汽爆破处理 ；
(2) 功能组分提取 ： 回收汽爆处理后产生的汽爆残液， 同时对汽爆后原料进行水 洗将其中吸附在纤维表面的功能组分回收， 合并汽爆残液和水洗液， 配成 6％左右浓度的溶 液， 缓慢流入大孔吸附树脂， 上柱完后用 2 倍的蒸馏水洗脱， 再用 3 倍左右的 70％溶剂洗脱， 收集洗脱液， 先常压后减压浓缩蒸出溶剂后， 80℃以下真空干燥， 得到粗黄酮。
(3) 打浆 ： 在飞刀转子 500 转 / 分， 浆池 500 转 / 分， 打浆 180s。
(4) 汽爆盐肤木皮漂白 ： 采用两段漂白技术， 第一阶段漂白液的组成为 ： 每百毫升 液体 2 克 Na2SiO3、 每百毫升液体 1 克 H2O2、 每百毫升液体 2 克 NaOH， 第二段漂白液的组成为 ： 每百毫升液体 1 克 Na2SiO3、 每百毫升液体 1 克 H2O2、 每百毫升液体 1 克 NaOH， 均在 70℃下， 各漂 1h， 固液质量比 ： 1/8。
(5) 汽爆杆 ： 将步骤 (1) 得到杆在 1.3Mpa 压力下维压 4min 进行蒸汽爆破处理 ；
(6) 压板 ： 将步骤 (5) 得到杆放入热压成型机， 在温度 140 度， 压力 18Mpa， 维持 20min， 压板成型， 所得板材满足刨花板的国家标准 ；
(7) 压块 ： 用梳理机将杆打散， 控制杆的含水量在 60％， 填入颗粒压块机， 在转速 160r/min， 环模与压辊间隙在 1mm， 压块成型。
盐肤木皮纸浆得率 ： 59.20％ ； 黄酮得率为 3.05％。
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