CN106400561A - 一种利用废弃中药渣造纸制浆的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种利用废弃中药渣造纸制浆的方法，包括：S1)将废弃中药渣进行搓丝处理；S2)将搓丝处理后的废弃中药渣进行消解处理；S3)将消解处理后的废弃中药渣进行第一段盘磨处理；S4)将第一段盘磨处理后的废弃中药渣进行第二段盘磨处理，得到浆料。与现有技术相比，本发明根据药渣的特性，选用化学机械法不仅制备出了具有较高强度的浆料，还提高了浆料的白度；同时采用该制浆方法废水中不含有硫的化合物，减轻了废水的污染负荷；并且为大规模利用药渣废弃物等可再生废弃资源造纸提供了更加高效、节能的方法；药渣废弃物的大规模资源化实现了木质纤维资源的利用具有良好的社会效益和经济效益。
Description
技术领域
本发明属于造纸制浆技术领域，尤其涉及一种利用废弃中药渣造纸制浆的方法。
背景技术
近年来，随着现代科学技术的发展及人们对各类中药认知和对生命健康的重视，中药的生产、开发规模化程度逐年提高，随之产生的药渣也越来越多。大部分中药生产与开发企业，在中药药渣的处理上，因人力、物力等各种原因，大多采取焚烧、堆放、填埋等简单粗放的处理方式，药渣因其含水量高，容易腐烂变质，残留药物成分等，这些处理方式稍有不当就会带来极大的环境污染。因此，如何有效地对中药渣进行合理的综合利用，使其不污染环境，又能更好地为人类服务，已成为众多学者争相研究解决的问题之一。
中药企业在进行药物生产时，因其对目标成分的追求以及现有提取手段、提取效率的制约，使得大量的粗纤维以及多糖残留在药渣中。废弃的中药渣在很多领域得到了部分应用，但由于其量大，且成分复杂，目前还少有领域能够将其大规模消化吸收。若能将这些粗纤维含量较高的中药渣用来制作特种纸，将明显提高药渣的利用率。然而，一般中药渣糖量高、易结块、颜色深，不适于直接磨浆或者蒸煮等传统的制浆方法进行制浆。
因此，针对中药渣这种新的造纸材料的特性，开发一种适于其纸浆制备的工艺方法将有利于实现药渣的规模化应用。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种利用废弃中药渣造纸制浆的方法，该方法得到的浆料具有较高的强度与白度。
本发明提供了一种利用废弃中药渣造纸制浆的方法，包括：
S1)将废弃中药渣进行搓丝处理；
S2)将搓丝处理后的废弃中药渣进行消解处理；
S3)将消解处理后的废弃中药渣进行第一段盘磨处理；
S4)将第一段盘磨处理后的废弃中药渣进行第二段盘磨处理，得到浆料。
优选的，所述步骤S1)中先对废弃中药渣先进行预热，再进行搓丝处理。
优选的，所述搓丝处理时废弃中药渣的固含量为20～30wt％；废弃中药渣的温度为40℃～60℃。
优选的，所述消解处理所用的消解液为氢氧化钠-过氧化氢溶液；所述消解液中过氧化氢的浓度为1～4wt％；所述消解液中氢氧化钠的浓度为1～2wt％。
优选的，所述搓丝处理后的废弃中药渣与消解液的质量比为(1～3)：(9～7)。
优选的，所述消解液中还包括乙二胺四醋酸；所述乙二胺四醋酸的浓度为1～2wt％；
所述消解液中还包括硫酸盐与硅酸盐；所述硫酸盐的浓度为0.02～0.1wt％；所述硅酸盐的浓度为2～3wt％。
优选的，所述消解处理的时间为60～90min。
优选的，所述第一段盘磨处理中磨间距为0.5～0.3mm；所述第一段盘磨处理的时间为30～60min；
所述第二段盘磨处理中磨间距为0.3～0.1mm；所述第二段盘磨处理的时间为30～60min。
优选的，所述步骤S4)还包括：
第二段盘磨处理后，进行筛分，收集50～100目浆料。
本发明还提供了一种纸张的制备方法，包括：
将浆料与木浆混合抄造，得到纸张。
本发明提供了一种利用废弃中药渣造纸制浆的方法，包括：S1)将废弃中药渣进行搓丝处理；S2)将搓丝处理后的废弃中药渣进行消解处理；S3)将消解处理后的废弃中药渣进行第一段盘磨处理；S4)将第一段盘磨处理后的废弃中药渣进行第二段盘磨处理，得到浆料。与现有技术相比，本发明根据药渣的特性，选用化学机械法不仅制备出了具有较高强度的浆料，还提高了浆料的白度；同时采用该制浆方法废水中不含有硫的化合物，减轻了废水的污染负荷；并且为大规模利用药渣废弃物等可再生废弃资源造纸提供了更加高效、节能的方法；药渣废弃物的大规模资源化实现了木质纤维资源的利用具有良好的社会效益和经济效益。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种利用废弃中药渣造纸制浆的方法，包括：S1)将废弃中药渣进行搓丝处理；S2)将搓丝处理后的废弃中药渣进行消解处理；S3)将消解处理后的废弃中药渣进行第一段盘磨处理；S4)将第一段盘磨处理后的废弃中药渣进行第二段盘磨处理，得到浆料。
本发明对所有原料的来源并没有特殊的限制。
其中，所述废弃中药渣为本领域技术人员熟知的废弃中药渣即可，并无特殊的限制，本发明中优选为灵芝药渣。
在本发明中优选先将废弃中药渣进行预热，再进行搓丝处理；所述搓丝处理时废弃中药渣的固含量优选为20～30wt％，更优选为20～25wt％；所述搓丝处理时废弃中药渣的温度优选为40℃～60℃，更优选为45℃～55℃，再优选为50℃；所述搓丝处理优选在搓丝机中进行。
将搓丝处理后的废弃中药渣进行消解处理；所述消解处理所用的消解液为氢氧化钠-过氧化氢溶液；所述消解液中过氧化氢的浓度优选为1～4wt％，更优选为2～4wt％，再优选为3～4wt％，最优选为3wt％；所述消解液中氢氧化钠的浓度优选为1～2wt％，更优选为1.5～2wt％，再优选为1.5wt％；本发明中，所述消解液优选还包括乙二胺四醋酸(EDTA)；所述乙二胺四醋酸的浓度优选为1～2wt％，更优选为1.5～2wt％，再优选为1.5wt％；所述消解液优选还包括硫酸盐与硅酸盐；所述硫酸盐为本领域技术人员熟知的硫酸盐即可，并无特殊的限制，本发明中优选为碱土金属硫酸盐，更优选为MgSO4；所述硅酸盐为本领域技术人员熟知的硅酸盐即可，并无特殊的限制，本发明中优选为碱金属硅酸盐，更优选为Na2SiO4；所述硫酸盐的浓度优选为0.02～0.1wt％，更优选为0.05～0.1wt％，再优选为0.08～0.1wt％，最优选为0.1wt％；所述硅酸盐的浓度优选为2～3wt％，更优选为2.5～3wt％，再优选为3wt％。
按照本发明，将所述搓丝处理后的废弃中药渣进行消解处理优选将搓丝处理后的废弃中药渣进行消解液浸渍；所述搓丝处理后的废弃中药渣与消解液的质量比优选为(1～3)：(9～7)，即搓丝处理后的废弃中药渣在消解混合物中质量浓度为10～30wt％；所述消解处理的时间优选为60～90min，更优选为60～80min，再优选为60～70min，最优选为60min。
优选将消解处理后的废弃中药渣洗涤后，进行第一段盘磨处理；所述第一段盘磨处理时，磨间距为0.5～0.3mm，更优选为0.5～0.4mm；所述第一段盘磨处理的时间优选为30～60min，更优选为30～50min，再优选为30～40min，最优选为30min。第一段盘磨处理后优选用水将浆料冲出。
将第一段盘磨处理后的废弃中药渣进行第二段盘磨处理；所述第二段盘磨处理时，磨间距为0.2～0.1mm，更优选为0.2mm；所述第二段盘磨处理的时间优选为30～60min，更优选为30～50min，再优选为30～40min，最优选为30min。第二段盘磨处理后优选用水将浆料冲出。
按照本发明，第二段盘磨处理后优选进行筛分，通过不同目数的分级筛，收集50～100目浆料。
按照本发明，优选还包括将得到的浆料进行脱水处理，更优选用甩干机进行脱水处理；所述脱水处理的转速优选为5000～20000r/min，更优选为5000～15000r/min，再优选为10000r/min；所述脱水处理的时间有些爱屋内20～60min，更优选为20～40min，再优选为30min。
脱水处理后，优选还将脱水处理后的浆料在低温下平衡水分；所述平衡水分的温度优选为2℃～6℃，更优选为3℃～5℃，再优选为4℃；所述平衡水分的时间优选为10～30h，更优选为15～30h，再优选为20～30h，最优选为24h。
平衡水分后，优选还进行烘干；所述烘干的温度优选为100℃～120℃，更优选为100℃～110℃，再优选为105℃；所述烘干的时间优选为2～6h，更优选为4～5h，再优选为4h。
本发明根据药渣的特性，选用化学机械法不仅制备出了具有较高强度的浆料，还提高了浆料的白度；同时采用该制浆方法废水中不含有硫的化合物，减轻了废水的污染负荷；并且为大规模利用药渣废弃物等可再生废弃资源造纸提供了更加高效、节能的方法；药渣废弃物的大规模资源化实现了木质纤维资源的利用具有良好的社会效益和经济效益。
本发明还提供了一种纸张的制备方法，包括：将上述得到的浆料与木浆混合抄造，得到纸张；所述木浆为本领域技术人员熟知的木浆即可，并无特殊的限制，本发明中优选为银星木浆；所述浆料与木浆的质量比优选为1：(1～10)，更优选为1：(2～8)，再优选为1：(4～6)，最优选为1：4。
为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种利用废弃中药渣造纸制浆的方法进行详细描述。
以下实施例中所用的试剂均为市售；在本发明实施例中的检测方法如下：良浆得率为筛浆后浆的质量/筛浆前浆的质量；白度：GB/T 22879-2008《纸和纸板CIE白度的测定，C/2°(室内照明条件)》；撕裂强度：GB/T 455-2002《纸和纸板撕裂度的测定》；耐破度：GB/T454-2002《纸耐破度的测定》；抗张强度：GB/T 12914-2008《纸和纸板抗张强度的测定》。
实施例1
将制药企业废弃的灵芝药渣，按下列步骤进行制浆：
1.1保持灵芝药渣固体含量为20％，温度为50℃，对所得灵芝药渣进行搓丝处理。
1.2浸渍处理时浆浓为30wt％，消解液中H2O2用量3wt％，EDTA(乙二胺四醋酸)用量1.5wt％，MgSO4用量0.1wt％，Na2SiO4用量3wt％，NaOH用量1.5wt％，反应时间60min。
1.3将步骤1.2中所得的药渣，进行盘磨处理，调节磨间距为0.5mm；盘磨时间为30min，结束后，用水将浆料冲出。
1.4将步骤1.3中所的粗浆进行第二段盘磨处理，调节磨间距为0.2mm；盘磨时间为30min，结束后，用水将浆料冲出。
1.5将浆料通过不同目数的分级筛，收集50～100目浆料；
1.6运用甩干机将所得浆料经行脱水，转速10000r/min，时间30min。
1.7将浆料平衡水分，冰箱温度为4℃，平衡水分时间为24h。
1.8在105℃下烘干浆料，时间为4h，测定水分含量。
1.9将平衡水分后的浆料与银星浆按照1:4的比例配抄，纸张定量80g/m2。
结果：制浆后所得良浆得率为48.1％；纸张的白度为27.74ISO，撕裂度为1274mN，耐破度为99.7Kpa，抗张强度为1.75KN/m。
实施例2
将制药企业废弃的灵芝药渣与实施例1所得的粗浆，按下列步骤制浆：
2.1保持灵芝药渣固体含量为25％，温度为50℃，对所得灵芝药渣进行搓丝处理。
2.2浸渍处理时浆浓为30％，H2O2用量3％，EDTA(乙二胺四醋酸)用量1.5％，MgSO4用量0.1％，Na2SiO4用量3％，NaOH用量1.5％，反应时间60min
2.3将步骤2.2中所得的药渣进行盘磨处理，调节磨间距为0.4mm；盘磨时间为30min，结束后，用水将浆料从出料口冲出。
2.4将步骤2.3中所的粗浆进行第二段盘磨处理，调节磨间距为0.2mm，时间为30min，结束后用水将浆料冲出。
2.5将浆料通过不同目数的分级筛，收集50～100目浆料。
2.6运用甩干机将所得浆料经行脱水，转速10000r/min，时间30min。
2.7将浆料平衡水分，冰箱温度为4℃，平衡水分时间为24h。
2.8在105℃下烘干浆料，时间为4h，测定水分含量。
2.9将平衡水分后的浆料与银星浆按照1:4的比例配抄，纸张定量80g/m2。
结果：制浆后良浆得率为53.4％；纸张的白度为27.36ISO，撕裂度为1256mN，耐破度为99.3KPa，抗张强度为1.73KN/m。
实施例3
将制药企业废弃的灵芝药渣与实施例2所得的粗浆，按下列步骤制浆：
3.1保持灵芝药渣固体含量为25％，温度为50℃，对所得灵芝药渣进行搓丝处理。
3.2浸渍处理时浆浓为15％，H2O2用量3％，EDTA(乙二胺四醋酸)用量1.5％，MgSO4用量0.1％，Na2SiO4用量3％，NaOH用量1.5％，反应时间60min。
3.3将步骤3.2中所得的药渣进行盘磨处理，调节磨间距为0.4mm，盘磨时间为30min，结束后，用水将浆料从出料口冲出。
3.4将步骤3.3中所的粗浆进行第二段盘磨处理，调节磨间距为0.2mm，时间为30min，结束后，用水将浆料从冲出。
3.5将浆料通过不同目数的分级筛，收集50～100目浆料。
3.6运用甩干机将所得浆料经行脱水，转速10000r/min，时间30min。
3.7将浆料平衡水分，冰箱温度为4℃，平衡水分时间为24h。
3.8在105℃下烘干浆料，时间为4h，测定水分含量。
3.9将平衡水分后的浆料与银星浆按照1:4的比例配抄，纸张定量80g/m2。
结果：制浆后良浆得率为65.4％；纸张的白度为28.54ISO，撕裂度为1260mN，耐破度为97.1KPa，抗张强度为1.72KN/m。
实施例4
将制药企业废弃的灵芝药渣与实施例3所得的粗浆，按下列步骤制浆：
4.1保持灵芝药渣固体含量为25％，温度为50℃，对所得灵芝药渣进行搓丝处理。
4.2浸渍处理时浆浓为10％，H2O2用量3％，EDTA(乙二胺四醋酸)用量1.5％，MgSO4用量0.1％，Na2SiO4用量3％，NaOH用量1.5％，反应时间60min。
4.3将步骤4.2中所得的药渣进行盘磨处理，调节磨间距为0.5mm，盘磨时间为30min，结束后，用水将浆料冲出。
4.4将步骤4.3中所的粗浆进行第二段盘磨处理，调节磨间距为0.2mm，时间为30min，结束后，用水将浆料冲出。
4.5将浆料通过不同目数的分级筛，收集50～100目浆料。
4.6运用甩干机将所得浆料经行脱水，转速10000r/min，时间30min。
4.7将浆料平衡水分，冰箱温度为4℃，平衡水分时间为24h。
4.8在105℃下烘干浆料，时间为4h，测定水分含量。
4.9将平衡水分后的浆料与银星浆按照1:4的比例配抄，纸张定量80g/m2。
结果：制浆后良浆得率为66.3％；纸张的白度为28.86ISO，撕裂度为1230mN，耐破度为95.1KPa，抗张强度为1.69KN/m。
比较例1
将制药企业废弃的灵芝药渣，按下列步骤进行制浆：
1.1保持灵芝药渣固体含量为20％，对所得灵芝药渣进行搓丝处理。
1.2将步骤1.1中所得的药渣，进行盘磨处理，调节磨间距为0.5mm；盘磨时间为30min，结束后，用水将浆料冲出。
1.3将步骤1.2中所的粗浆进行第二段盘磨处理，调节磨间距为0.2mm；盘磨时间为30min，结束后，用水将浆料冲出。
1.4将浆料通过不同目数的分级筛，收集50～100目浆料；
1.5运用甩干机将所得浆料经行脱水，转速10000r/min，时间30min。
1.6将浆料平衡水分，冰箱温度为4℃，平衡水分时间为24h。
1.7在105℃下烘干浆料，时间为4h，测定水分含量。
1.8将平衡水分后的浆料与银星浆按照1:4的比例配抄，纸张定量80g/m2。
结果：制浆后所得良浆得率为39.1％；纸张的白度为24.13ISO，撕裂度为1005mN，耐破度为90.5Kpa，抗张强度为1.23KN/m。
在比较例中仅仅对药渣进行了搓丝-磨浆处理，且搓丝是在常温下进行的，不利于药渣分丝润胀；而本发明在搓丝的过程中，提高的药渣的温度，并且对搓丝后的药渣进行化学浸渍，使药渣浆的得率、药渣纸的白度及物理性能均得到了提高。
实施例1～实施例4得到的平衡水分后的浆料与银星浆按照1:4的比例配抄所得纸张的性能进行检测，得到结果见表1。
表1不同方案所得药渣纸张性能检测结果对比
| 白度(ISO) | 撕裂度mN | 耐破度KPa | 抗张强度KN/m | |
| 实施例1 | 27.74 | 1274 | 99.7 | 1.75 |
| 实施例2 | 27.36 | 1256 | 99.3 | 1.73 |
| 实施例3 | 28.54 | 1260 | 97.1 | 1.72 |
| 实施例4 | 28.86 | 1230 | 95.1 | 1.69 |
| 比较例1 | 24.13 | 1005 | 90.5 | 1.23 |
Claims (10)
1.一种利用废弃中药渣造纸制浆的方法，其特征在于，包括：
S1)将废弃中药渣进行搓丝处理；
S2)将搓丝处理后的废弃中药渣进行消解处理；
S3)将消解处理后的废弃中药渣进行第一段盘磨处理；
S4)将第一段盘磨处理后的废弃中药渣进行第二段盘磨处理，得到浆料。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1)中先对废弃中药渣先进行预热，再进行搓丝处理。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述搓丝处理时废弃中药渣的固含量为20～30wt％；废弃中药渣的温度为40℃～60℃。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述消解处理所用的消解液为氢氧化钠-过氧化氢溶液；所述消解液中过氧化氢的浓度为1～4wt％；所述消解液中氢氧化钠的浓度为1～2wt％。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述搓丝处理后的废弃中药渣与消解液的质量比为(1～3)：(9～7)。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述消解液中还包括乙二胺四醋酸；所述乙二胺四醋酸的浓度为1～2wt％；
所述消解液中还包括硫酸盐与硅酸盐；所述硫酸盐的浓度为0.02～0.1wt％；所述硅酸盐的浓度为2～3wt％。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述消解处理的时间为60～90min。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一段盘磨处理中磨间距为0.5～0.3mm；所述第一段盘磨处理的时间为30～60min；
所述第二段盘磨处理中磨间距为0.3～0.1mm；所述第二段盘磨处理的时间为30～60min。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S4)还包括：
第二段盘磨处理后，进行筛分，收集50～100目浆料。
10.一种纸张的制备方法，其特征在，包括：
将权利要求1～9任意一项得到浆料与木浆混合抄造，得到纸张。
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