本發(fā)明涉及一種提取半纖維素的方法，尤其涉及一種粘膠纖維生產(chǎn)中回收堿提取半纖維素的方法，屬于化工技術(shù)領域。

背景技術(shù)：

粘膠纖維的吸濕、抗電和柔軟等功能優(yōu)于滌綸，其懸垂性和染色性優(yōu)于棉纖維。隨著我國紡紗行業(yè)的技術(shù)進步以及粘膠行業(yè)的科技創(chuàng)新，在紡紗領域粘膠纖維的使用量逐漸增大。粘膠纖維經(jīng)歷了上百年的發(fā)展，已經(jīng)成為紡織纖維的重要品種之一。粘膠纖維是利用含有天然纖維素的高分子材料木漿、棉漿等經(jīng)過化學與機械方法加工而成的化學纖維。粘膠纖維的制備工藝可以分為漿粕的制備、粘膠制備、紡絲、纖維成型和后處理五個工段。在粘膠制備工段，需要向漿粕中加入高濃度(約20%)的NaOH溶液，纖維素與NaOH作用，生成堿纖維素，從而使得半纖維素溶解出來；同時，漿粕膨脹，漿粕中的半纖維素和其它雜質(zhì)溶出。在后續(xù)壓榨過程中，使用板框壓濾機對堿纖維素進行壓榨過濾，得到的固體堿纖維素用于下一步生產(chǎn)，而濾出液為溶解有半纖維素的堿液。該堿液中NaOH含量約為150-200 g/L，半纖含量在35 g/L以上；這部分堿液具有COD高，濁度大，堿含量高等特點。直接處理排放需要消耗大量的酸進行中和，同時也造成壞境的污染和資源的浪費。 在粘膠制備過程中，首先，將漿粕浸于堿液中，使之發(fā)生堿化作用，并溶出漿粕內(nèi)的半纖。然后，將浸漬后的漿粥經(jīng)壓榨，去掉過剩的堿液，得到一定堿纖比的堿纖維素。浸漬時漿粕內(nèi)的半纖大量溶出，但是隨時間推移，溶解的半纖增加了堿液的黏度，降低了堿液向漿粕內(nèi)部的滲入速度，導致漿粥中半纖含量過多且堿纖維素品質(zhì)不均勻。因此，堿液中半纖的含量成為影響粘膠質(zhì)量的關鍵因素。由于半纖維素是由不同單糖基組成的復合多糖，分子量較小，結(jié)構(gòu)復雜，同時廢堿液的NaOH含量較高，采用常規(guī)工藝很難回收處理。申請人檢索到一篇申請?zhí)枮?01310290401.0，申請日為2013年7月11日，名稱為“一種壓榨廢堿中半纖維素的提取回收方法”的中國發(fā)明專利，其采用加工業(yè)酒精后等待沉淀再過濾，后期還要多次用酒精洗濾，成本太高，工藝復雜，并不適用于工業(yè)生產(chǎn)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提出一種粘膠纖維生產(chǎn)中回收堿提取半纖維素的方法，回收的堿溶液半纖維素含量低，利用價值高，最終得到的截留液的NaOH含量為＜50 g/L,半纖維素含量為＞150 g/L，而半纖維素提取液中NaOH含量低，大幅降低后續(xù)工段中和堿的成本。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案解決技術(shù)問題：一種粘膠纖維生產(chǎn)中回收堿提取半纖維素的方法，包括以下步驟：

步驟一、回收堿，將粘膠纖維生產(chǎn)中的壓榨液經(jīng)過無機陶瓷納濾膜循環(huán)濃縮，得到的凈液，所述凈液的NaOH含量150-200g/L、半纖維素含量5-8g/L，將所得凈液再回用至上一工段繼續(xù)壓榨，得到濃縮液，所述濃縮液的NaOH含量150-200g/L、半纖維素50-80g/L；

步驟二、提取半纖維素，在所述濃縮液中添加純水，再經(jīng)過無機陶瓷納濾膜進行高倍濃縮，高倍濃縮后得低氫氧化鈉高半纖維素的截留液即為最終產(chǎn)品，所述產(chǎn)品的NaOH含量40-50g/L、半纖維素含量120-150g/L。

以上方法的所述步驟一中，循環(huán)濃縮時，無機陶瓷納濾膜的截留分子量為200-1000Da，膜材料采用氧化鋁、氧化鈦和氧化鋯中的至少一種，所述無機陶瓷納濾膜的端面直徑含有兩種，當無機陶瓷納濾膜的端面直徑為31mm時，無機陶瓷納濾膜為19、37,或61通道陶瓷膜管,單管有效過濾面積為0.224m²、0.306m²、或0.408m²，當無機陶瓷納濾膜的端面直徑為40mm時，無機陶瓷納濾膜為19、37、61或91通道陶瓷膜管,單管有效過濾面積為0.357m²、0.418m²、0.478m²或0.6m²，所述無機陶瓷納濾膜管的長度1-1.5m，所述無機陶瓷納濾膜操作溫度為40-80℃，操作壓力為5-25bar，膜面流速3-5 m/s。

所述上一工段為浸漬工段，在粘膠纖維生產(chǎn)過程中,需要用堿溶液通過浸漬方法將原料中的半纖維素溶解出來,否則會對生產(chǎn)工藝和成品質(zhì)量產(chǎn)生極其不利的影響。因此，在生產(chǎn)粘膠纖維時，需要在工藝環(huán)節(jié)中設置壓榨堿液凈化設備，從浸漬堿液系統(tǒng)中分離出來一定量的半纖維素。浸漬過程中會產(chǎn)生含半纖維素的高濃度廢堿,而分離半纖維素后的液體含有大量的堿，直接排放會污染環(huán)境，直接回用到上一工段---浸漬工段，重新將半纖維素溶解出來。

所述步驟二中，添加純水的方式為單次添加、至少兩次添加或逐級添加，添加量為純水的體積是濃縮液體積的1-4倍。高倍濃縮時，無機陶瓷納濾膜的截留分子量為1000-2000Da，膜材料采用氧化鋁、氧化鈦和氧化鋯中的至少一種，所述無機陶瓷納濾膜的端面直徑含有兩種，當無機陶瓷納濾膜的端面直徑為31mm時，無機陶瓷納濾膜為19、37,或61通道陶瓷膜管,單管有效過濾面積為0.224m²、0.306m²、或0.408m²，當無機陶瓷納濾膜的端面直徑為40mm時，無機陶瓷納濾膜為19、37、61或91通道陶瓷膜管,單管有效過濾面積為0.357m²、0.418m²、0.478m²或0.6m²，所述無機陶瓷納濾膜管的長度1-1.5m，所述無機陶瓷納濾膜操作溫度為30-60℃，操作壓力為5-25bar，膜面流速4-6 m/s。高倍濃縮前的濃縮液體積是產(chǎn)品體積的3-5倍。

本發(fā)明中所用無機陶瓷膜進行納濾前無需微濾前處理，陶瓷膜抗污染，進行納濾操作時不需要加入一定量的純水稀釋堿液。在堿液體系中陶瓷膜耐污染，可持續(xù)運行操作無需清洗，提高生產(chǎn)效率。在高倍濃縮體系中陶瓷膜的使用壽命長。

上述方法中半纖維素回收可采用以下幾種方法：

（1）粘膠纖維生產(chǎn)中回收堿提取半纖維素的方法， 步驟一、將粘膠纖維生產(chǎn)中的壓榨液加入循環(huán)濃縮裝置內(nèi)進行濃縮，控制操作溫度為50 ℃、跨膜壓差為20 bar、膜面流速在4 m/s，得到凈液，所述凈液的NaOH含量200g/L、半纖維素含量5.5g/L，將所得凈液再回用至上一工段繼續(xù)壓榨，得到濃縮液，所述濃縮液的NaOH含量200g/L、半纖維素含量165g/L；步驟二、對濃縮液進行單次添加純水稀釋，稀釋量為濃縮液體積的四倍，將稀釋后的濃縮液經(jīng)過無機陶瓷納濾膜進行高倍濃縮，控制操作溫度為50 ℃、跨膜壓差為20 bar、膜面流速在5 m/s，最終得到的截留液的NaOH含量為52 g/L,半纖維素含量為162 g/L。

（2） 粘膠纖維生產(chǎn)中回收堿提取半纖維素的方法， 步驟一、 將粘膠纖維生產(chǎn)中的壓榨液加入循環(huán)濃縮裝置內(nèi)進行濃縮，控制操作溫度為50 ℃、跨膜壓差為20 bar、膜面流速在4 m/s，得到凈液，所述凈液的NaOH含量195g/L、半纖維素含量5g/L，將所得凈液再回用至上一工段繼續(xù)壓榨，得到濃縮液，所述濃縮液的NaOH含量207g/L、半纖維素含量149g/L；步驟二、對濃縮液進行添加純水稀釋，稀釋量為濃縮液體積的兩倍，將稀釋后的濃縮液經(jīng)過無機陶瓷納濾膜進行高倍濃縮，濃縮過程結(jié)束時截留液半纖維素濃度是133g/L， NaOH濃度為93 g/L，完成第一次加水濃縮過程后開始第二次加水濃縮，第二加水后半纖維素濃度降低為75 g/L，NaOH濃度為46 g/L，加水完成后繼續(xù)進行濃縮，最終得到的截留液NaOH濃度為43 g/L,半纖維素濃度121 g/L。

（3）粘膠纖維生產(chǎn)中回收堿提取半纖維素的方法， 步驟一、將粘膠纖維生產(chǎn)中的壓榨液加入循環(huán)濃縮裝置內(nèi)進行濃縮，控制操作溫度為50 ℃、跨膜壓差為20 bar、膜面流速在4 m/s，得到的凈液，所述凈液的NaOH含量203g/L、半纖維素6g/L，將所得凈液再回用至上一工段繼續(xù)壓榨，得到濃縮液，所述濃縮液的半纖維素含量是135 g/L，NaOH含量207 g/L；步驟二、對濃縮液進行添加純水稀釋，添加純水的方式為邊加水邊濃縮，采用浮球閥進行液位的調(diào)控，當液位降低時自動加水，經(jīng)過一段時間后進行化驗，檢測半纖維素和堿的含量，控制跨膜壓差為20 bar、膜面流速在4 m/s，滲透液不回流，保持罐體液位不變，最終得到的截留液NaOH含量為52 g/L，半纖維素含量118 g/L。

本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)，不用加酸中和，可直接利用陶瓷膜過濾，陶瓷膜相比有機膜更耐堿，抗污染性能高，可使用于高倍濃縮的體系，無需沉淀可直接過濾出半纖維素，制得的最終產(chǎn)品中的半纖維素可以直接被回用，在回收提取過程中的過濾膜均采用無機陶瓷納濾膜，通過膜過濾回收NaOH和提取半纖維素具有非常好的前景，其優(yōu)點是：經(jīng)過納濾膜分離裝置過濾分離，獲得含有NaOH的凈液可用于漿粕生產(chǎn)；含有半纖維素的濃縮液，通過后續(xù)改性工藝制備高附加值產(chǎn)品。

具體實施方式

本發(fā)明中的原料堿液中NaOH含量150-200g/L、半纖維素含量30-50g/L。

堿回收

原料液堿含量為150-200g/L,半纖維素含量30-50g/L之間，經(jīng)過無機陶瓷膜納濾膜循環(huán)濃縮。無機陶瓷納濾膜的端面直徑含有兩種，當無機陶瓷納濾膜的端面直徑為31mm時，無機陶瓷納濾膜為19、37,或61通道陶瓷膜管,單管有效過濾面積為0.224m²、0.306m²、或0.408m²，當無機陶瓷納濾膜的端面直徑為40mm時，無機陶瓷納濾膜為19、37、61或91通道陶瓷膜管,單管有效過濾面積為0.357m²、0.418m²、0.478m²或0.6m²，上述無機陶瓷納濾膜管的長度1-1.5m，操作溫度在40-80 ℃，膜面流速為3-5 m/s，跨膜壓差5-25 bar。NaOH透過膜，半纖維素被截留濃縮。凈液置入儲罐中，可直接回用于浸漬工段。而濃縮液可進入半纖維素回收系統(tǒng)。 所得到的凈液，NaOH含量150-200g/L、半纖維素5-8g/L，所得到的濃縮液即為壓榨液的濃液，NaOH含量150-200g/L、半纖維素50-80g/L，濃液用于下一步半纖維回收。

半纖維素回收可采用以下幾種方法

將上一步壓榨堿液的濃縮液，通過無機陶瓷納濾膜進行高倍濃縮，無機陶瓷納濾膜的端面直徑含有兩種，當無機陶瓷納濾膜的端面直徑為31mm時，無機陶瓷納濾膜為19、37,或61通道陶瓷膜管,單管有效過濾面積為0.224m²、0.306m²、或0.408m²，當無機陶瓷納濾膜的端面直徑為40mm時，無機陶瓷納濾膜為19、37、61或91通道陶瓷膜管,單管有效過濾面積為0.357m²、0.418m²、0.478m²或0.6m²，上述無機陶瓷納濾膜管的長度1-1.5m，操作溫度在40-80 ℃，膜面流速為3-5 m/s，跨膜壓差5-25 bar。濃縮過程添加純水，加純水是指在濃縮過程中通過一次加水，多次加水或者逐級加水不斷稀釋濃縮液中的NaOH含量。加純水的體積為高倍濃縮前濃縮液體積的1-4倍。

實施例1

將原料堿液加入裝置內(nèi)進行濃縮，控制操作溫度為50 ℃、跨膜壓差為20 bar、膜面流速在4 m/s，所得到的凈液，NaOH含量200g/L、半纖維素5.5g/L，所得到的濃縮液即為壓榨液的濃液，NaOH含量200g/L、半纖維素165g/L。隨后進行一次加水，對濃縮液進行加水稀釋，稀釋四倍。高倍濃縮階段，對稀釋后的料液進行濃縮，控制操作溫度為50 ℃、跨膜壓差為20 bar、膜面流速在5 m/s，最終得到的截留液半纖維素濃度162 g/L，NaOH濃度為52 g/L。

實施例2

將原料堿液加入裝置內(nèi)進行濃縮，控制操作溫度為50 ℃、跨膜壓差為20 bar、膜面流速在4 m/s，所得到的凈液，NaOH含量195g/L、半纖維素5g/L，所得到的濃縮液即為壓榨液的濃液，NaOH含量207g/L、半纖維素149g/L。隨后進行一次加水，對濃縮液進行加水稀釋，稀釋兩倍。然后繼續(xù)濃縮，濃縮過程結(jié)束時截留液半纖維素濃度是133g/L，化驗NaOH濃度為93 g/L。完成第一次加水濃縮過程后開始第二次加水濃縮。第二加水后半纖維素濃度降低為75 g/L，NaOH濃度被稀釋，達到46 g/L。加水完成后繼續(xù)進行濃縮，最終得到的截留液半纖維素濃度121 g/L，NaOH濃度為43 g/L。

實施例3

將原料堿液加入裝置內(nèi)進行濃縮，控制操作溫度為50 ℃、跨膜壓差為20 bar、膜面流速在4 m/s，所得到的凈液，NaOH含量203g/L、半纖維素6g/L，所得到的濃縮液即為壓榨液的濃液，濃縮結(jié)束后截留液半纖維素濃度是135 g/L，NaOH濃度207 g/L。隨后開始對濃液液進行邊加水邊濃縮?？缒翰顬?0 bar、膜面流速在4 m/s，滲透液不回流，保持罐體液位不變。最終得到的截留液半纖維素濃度118 g/L，NaOH濃度為52 g/L。

除上述實施外，本發(fā)明還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護范圍。