专利名称：以造纸污泥为原料生产羧甲基纤维素钠的方法
技术领域：
本发明涉及羧甲基纤维素钠的生产方法，尤其是涉及以造纸污泥为原料来生产羧甲基纤维素钠的方法。
背景技术：
造纸行业在抄纸和废水处理过程中产生出大量污泥，一个日产量100吨的加工纸厂每天会产生300～450吨污泥，这对周边环境无疑构成了很大的污染隐患。造纸污泥难于治理，填埋和燃烧是目前我国制浆造纸污泥的惯用办法，它不但耗费资金、占用土地，而且对土壤、地下水及空气都造成二次污染。而制浆造纸污泥富含纤维素，其主要成分有纤维素、半纤维素、木质素、盐类、水分和造纸化学助剂；加工纸所产生的污泥含有纤维素、碳酸钙、涂料、助剂和水分。经处理的造纸污泥可以重新作为工业原料，实现废物处理的资源化。例如，美国专利5,876,505中介绍了一种以造纸污泥为原料生产葡萄糖的方法，即首先去除其中的碳酸钙，再将剩余的纤维素水解得葡萄糖。美国专利5,777,086中介绍了一种用强碱提取造纸污泥中木质素的方法。美国专利3,876,497中介绍了一种用湿空气氧化法处理造纸污泥，使其无害化、资源化的方法和工艺。
生产羧甲基纤维素钠(Sodium Carboxy Methyl Cellulose Na，简称CMC-Na，惯称CMC)的原料最主要的是精制纤维素。在我国主要是由棉短绒经碱液蒸煮并经洗选、净化、漂白、干燥等工序精制而成，其制造成本高，原料不易得到。利用造纸污泥为原料生产CMC解决了这一问题。CMC属阴离子型表面活性剂，被人们誉为“工业味精”，它在石油、钻井、陶瓷工业、建材工业、涂料、日用化工(如洗衣粉、牙膏、化妆品)、纺织、印染、卷烟、油墨、电池、焊条和造纸等工业中都有着广泛的应用。用造纸污泥生产CMC的做法国内外还未有报道。
发明内容
本发明的目的在于克服论述中的不足，提供一种用造纸污泥生产CMC的方法。
本发明的技术方案如下本发明包括原料预处理、碱化、压滤、醚化、中和、醇洗、甩干、烘干和粉碎，所使用的造纸污泥含水率≤80％(质量分数)。作为原料的造纸污泥可以是加工纸生产过程的污泥、滤渣，也可以是制浆造纸工业中白水污泥等富含纤维素的废弃物。
本发明的工艺流程图见附图
，下面结合附图对具体实施步骤作说明本发明所述的预处理步骤，指向造纸污泥中加入预处理助剂，于室温下或者50～80℃温度下连续搅拌30～60min。
本发明所述的预处理步骤中，预处理助剂主要含无机酸，如盐酸，硫酸或醋酸(其质量浓度为3～20％，优化质量浓度为5～10％，最佳质量浓度为8～9％)。
本发明所述的预处理步骤中，经上述处理后的原料再经压滤并在室温下自然风干或者气流干燥，得含水率≤10％(质量分数)的干料；产生的废水经絮凝、沉淀后回用于预处理步骤。
本发明所述的碱化处理步骤，指加入质量浓度为16～20％的氢氧化钠溶液，于室温下连续搅拌30～45min，制得碱纤维素，其化学反应式如下 本发明所述的压滤处理步骤，指用压滤机压滤碱纤维素，滤出的碱液回用。
本发明所述的醚化处理步骤，指滴加一氯乙酸的乙醇溶液，于35～40℃下反应1～1.5小时，升温至70～75℃下反应3～3.5小时，其化学反应式如下 本发明所述的碱化和醚化步骤中反应物质量比是，经预处理的造纸污泥氢氧化钠一氯乙酸＝1∶1∶1.1～1.5；醚化过程中原料与乙醇溶液质量比为1∶20～25。
本发明所述的中和步骤，指用稀盐酸或者醋酸，也可是稀硫酸调节pH值至中性。
本发明所述的醇洗步骤，指用70-75％浓度的乙醇洗两次，85-95％浓度的乙醇洗一次。
本发明所述的甩干步骤，指用离心机甩干产品，废乙醇溶液经蒸馏后可回用。
本发明所述经烘干、粉碎步骤，得到含水率≤5％(质量分数)，150～200目粉末状产品。
本发明原料易得，生产成本低，工艺步骤简洁且不产生二次污染，所得产品质量达到国家标准。既使造纸污泥变废为宝，实现了资源再生，又保护了生态环境，解决了造纸工业的一大难题，体现了废物处理的3R(Reduce，Ruse，Recycle)原则，符合循环经济的发展模式，是一项具有环境效益、经济效益和社会效益的新技术。
下面通过具体实施例子对本发明做进一步说明，但并不意味着对本发明保护范围的限制。
具体实施例方式实施例1取8.3g经盐酸预处理的造纸污泥干料，加入100mL质量浓度为18％的氢氧化钠溶液，常温连续搅拌45min，用压滤机压滤碱纤维素，滤出的碱液回用；将碱纤维加入反应瓶中，加入120mL质量浓度为95％的乙醇并搅匀，再加入8.9g一氯乙酸与30mL质量浓度为95％的乙醇混合而成的溶液，于40℃下反应1小时，升温至75℃下反应3小时；用稀盐酸调节pH值至中性；用质量浓度75％的乙醇洗两次，质量浓度95％的乙醇洗一次；甩干产品，废乙醇溶液经蒸馏回用；最后对产品进行烘干和粉碎。
实施例2取1Kg经硫酸预处理的造纸污泥干料，加入12L质量浓度为20％的氢氧化钠溶液，常温连续搅拌45min，用压滤机压滤碱纤维素，滤出的碱液回用；将碱纤维加入反应釜中，加入15L质量浓度为95％的乙醇并搅匀，再加入14Kg一氯乙酸与4L质量浓度为95％的乙醇混合而成的溶液，于40℃下反应1.5小时，升温至75℃下反应3.5小时；用稀盐酸调节pH值至中性；用质量浓度75％的乙醇洗两次，质量浓度95％的乙醇洗一次；甩干产品，废乙醇溶液经蒸馏回用；最后对产品进行烘干和粉碎。
权利要求
1.以造纸污泥为原料生产羧甲基纤维素钠的方法，其特征在于包括原料预处理、碱化、压滤、醚化、中和、醇洗、甩干、烘干和粉碎，所使用的造纸污泥含水率≤80％(质量分数)。
2.根据权利要求1所述的以造纸污泥为原料生产羧甲基纤维素钠的方法，其特征在于作为原料的造纸污泥可以是加工纸生产过程的污泥、滤渣，也可以是制浆造纸工业中自水污泥等富含纤维素的废弃物。
3.根据权利要求1所述的以造纸污泥为原料生产羧甲基纤维素钠的方法，其特征在于预处理步骤指向造纸污泥中加入预处理助剂，于室温下或者50～80℃温度下连续搅拌30～60min。
4.根据权利要求1或3所述的以造纸污泥为原料生产羧甲基纤维素钠的方法，其特征在于预处理步骤中的助剂主要含无机酸，如盐酸，硫酸或醋酸(其质量浓度为3～20％，优化质量浓度为5～10％，最佳质量浓度为8～9％)。
5.根据权利要求1或3所述的以造纸污泥为原料生产羧甲基纤维素钠的方法，其特征在于预处理后的原料经压滤后在室温下自然风干或者气流干燥至含水率≤10％(质量分数)；产生的废水经絮凝、沉淀后回用于预处理步骤。
6.根据权利要求1所述的以造纸污泥为原料生产羧甲基纤维素钠的方法，其特征在于碱化处理步骤指加入质量浓度为1040％，优化质量浓度为16～20％的氢氧化钠溶液，于室温下连续搅拌30～60min，制得碱纤维素，其化学反应式如下
7.根据权利要求1所述的以造纸污泥为原料生产羧甲基纤维素钠的方法，其特征在于压滤处理步骤指用压滤机压滤碱纤维素，滤出的碱液回用。
8.根据权利要求1所述的以造纸污泥为原料生产羧甲基纤维素钠的方法，其特征在于醚化处理步骤指滴加一氯乙酸的乙醇溶液，于25～35℃下反应1～1.5小时，升温至70～75℃下反应3～3.5小时，其化学反应式如下
9.根据权利要求1或5或7所述的以造纸污泥为原料生产羧甲基纤维素钠的方法，其特征在于碱化和醚化步骤中反应物质量比是，经预处理的造纸污泥∶氢氧化钠∶一氯乙酸＝1∶1∶1.1～1.5；醚化过程中原料与乙醇溶液质量比为1∶20～25。
10.根据权利要求1所述的以造纸污泥为原料生产羧甲基纤维素钠的方法，其特征在于中和步骤指用稀盐酸，硫酸或者醋酸，调节pH值至中性。
11.根据权利要求1所述的以造纸污泥为原料生产羧甲基纤维素钠的方法，其特征在于醇洗步骤指用70-75％浓度的乙醇洗两次，85-95％浓度的乙醇洗一次。
12.根据权利要求1所述的以造纸污泥为原料生产羧甲基纤维素钠的方法，其特征在于甩干步骤指用离心机甩干产品，废乙醇溶液经蒸馏后可回用。
13.根据权利要求1所述的以造纸污泥为原料生产羧甲基纤维素钠的方法，其特征在于经烘干和粉碎步骤，得到含水率≤5％，150～200目的粉末状CMC产品。
全文摘要
本发明提供的是一种以造纸污泥为原料来生产羧甲基纤维素钠的方法。包括原料预处理、碱化、压滤、醚化、中和、醇洗、甩干、烘干和粉碎，所使用的造纸污泥含水率≤80％(质量分数)。本发明原料来自造纸工业的废弃物，量大、易得，生产成本低，工艺步骤简洁且不产生二次污染；既使造纸污泥变废为宝，实现了资源再生，又保护了生态环境，解决了造纸工业的一大难题，是一项具有环境效益、经济效益和社会效益的新技术。
文档编号C08B11/00GK101020718SQ20061008073
公开日2007年8月22日 申请日期2006年5月15日 优先权日2006年5月15日
发明者吴绍祖, 倪晋仁, 何霄嘉, 王玉枝 申请人:北京盖雅环境科技有限公司, 北京盖雅技术中心有限公司