麻化學(xué)脫膠工藝研究

麻化學(xué)脫膠工藝研究

大麻產(chǎn)品通常是生態(tài)的。從種植和加工到精細(xì)紡織產(chǎn)品的消耗和廢棄，它基本上是生態(tài)的。然而，在加工過程中，當(dāng)提取纖維時，應(yīng)去除蛋白質(zhì)，導(dǎo)致更多的污染物。隨著環(huán)境保護(hù)要求的提高,如何進(jìn)一步削減苧麻脫膠生產(chǎn)污染物的產(chǎn)生和排放,降低資源消耗,是苧麻紡織工業(yè)清潔生產(chǎn)發(fā)展研究的重要課題。1化學(xué)脫膠處理工藝苧麻原麻中包含了多種不同的化學(xué)成分,其中大約70%是纖維素,其余30%左右是非纖維素成分,統(tǒng)稱為膠質(zhì)。膠質(zhì)內(nèi)含有半纖維素、果膠、木質(zhì)素、水溶物、脂蠟質(zhì)、灰份等,苧麻脫膠就是把這些非纖維素成分和纖維素分離。苧麻化學(xué)脫膠是根據(jù)原麻中纖維素和膠質(zhì)成分化學(xué)性質(zhì)的差異,以化學(xué)處理為主去除膠質(zhì)的脫膠方法。由于纖維素和膠質(zhì)對堿作用的穩(wěn)定性差異較大,因此化學(xué)脫膠只能以堿液煮練為主的方法進(jìn)行,輔以其它化學(xué)藥劑的處理,如酸和氧化劑的處理,以及機(jī)械物理法的處理等。常規(guī)的化學(xué)脫膠處理工藝流程為:扎把裝籠→浸酸→水洗→一煮→水洗→二煮→拷麻→漂酸洗給油→脫水→抖松→烘干。主要工藝參數(shù)如下。扎把裝籠:每把重量500～600g,裝籠重量550kg;浸酸:硫酸濃度1.5g/L,浴比1∶10,溫度(50±2)℃,時間60min;一煮:壓力2kg/cm2,浴比1∶10,堿液濃度8g/L,水玻璃4g/L,時間120min;二煮:壓力2kg/cm2,浴比1∶10,堿液濃度12g/L,時間120min。由于化學(xué)脫膠是用強(qiáng)堿采用高溫高壓煮練的方法使原麻中的膠質(zhì)和苧麻纖維分離,因此在脫膠廢水中含有大量的膠質(zhì)和殘余堿及其它化學(xué)藥劑。通過對苧麻化學(xué)脫膠各工序廢水污染物的分析,主要是在一、二煮后產(chǎn)生的高濃度廢水,煮練廢水中COD的含量高達(dá)15g/L左右,經(jīng)過廢水處理后,COD含量必須在100mg/L以內(nèi)才能排放。具體情況如表1和表2所示。苧麻化學(xué)脫膠由于采用二道水洗、拷麻、氯漂、酸洗工藝,噸精干麻耗水620t,這些低濃度廢水同樣含有污染物,必須經(jīng)污水處理達(dá)標(biāo)后才能排放?；瘜W(xué)脫膠是用硫酸、堿液、三聚磷酸鈉、硅酸鈉、液氯等化學(xué)材料經(jīng)過高溫高壓浸泡、煮練、水洗而去除膠質(zhì),噸精干麻的化工產(chǎn)品用量高達(dá)1.2t,所以化學(xué)脫膠煮練廢水COD含量高,廢水處理難度和處理成本大。經(jīng)檢測,化學(xué)脫膠一煮廢液的COD在10～15g/L,低濃度廢水的COD在100～150mg/L,生產(chǎn)1t精干麻產(chǎn)生的COD達(dá)370kg,總耗水量達(dá)750t,目前這種工藝已逐步為苧麻紡織行業(yè)所淘汰。2麻生物菌脫膠的制備工藝苧麻纖維的生物脫膠是利用微生物來分解膠質(zhì),目前可通過兩種途徑進(jìn)行。一種是將某些脫膠細(xì)菌加在原麻上,細(xì)菌利用苧麻中的膠質(zhì)作為營養(yǎng)源而大量繁殖,細(xì)菌在繁殖過程中分泌出一種酶的物質(zhì)來分解膠質(zhì)。酶是由生物產(chǎn)生的一種蛋白質(zhì),能加速體內(nèi)各種生物化學(xué)反應(yīng),被稱為生物催化劑。酶的催化作用具有專一性,如果膠酶只能分解果膠,半纖維素酶只能分解半纖維素。脫膠菌在繁殖的過程中產(chǎn)生的酶來分解膠質(zhì),使高分子量的果膠及半纖維素等物質(zhì)分解成為低分子量的組分溶于水。另一種途徑是將能脫膠的細(xì)菌培養(yǎng)到細(xì)菌的衰老期后產(chǎn)生大量粗酶液,粗酶液可用來浸漬苧麻,也可將其提純濃縮為液劑或粉劑,再將酶劑稀釋在水中,浸漬苧麻用于脫膠。在苧麻的脫膠生產(chǎn)中,前者被稱為生物菌脫膠,后者則被稱為生物酶脫膠。目前苧麻紡織行業(yè)兩種生物脫膠方法都有使用,但生產(chǎn)過程中生物菌脫膠比生物酶脫膠更加清潔化。用于苧麻生物菌脫膠的菌有很多種,經(jīng)過苧麻紡織行業(yè)的長期研究,目前主要能應(yīng)用于苧麻生物菌脫膠的菌種有桔草芽孢桿菌和嗜堿芽孢桿菌。下面以桔草芽孢桿菌為例介紹苧麻纖維生物菌脫膠的清潔生產(chǎn)工藝。工藝流程:原麻分級扎把→接種發(fā)酵(加入菌制劑)→裝籠→高溫滅活精練→拷麻→漂酸洗給油→脫水→抖麻→烘干。主要工藝參數(shù)如下。分級扎把:麻把重600～700g。接種發(fā)酵:時間6h,浴比1∶12。裝籠:每籠550kg。高溫滅活:溫度70～90℃,時間60min,pH值8～10,堿液濃度4g/L。苧麻生物脫膠的用水量及廢水水質(zhì)情況如表3和表4所示。與傳統(tǒng)的化學(xué)脫膠相比,生物脫膠清潔生產(chǎn)具有如下優(yōu)點(diǎn)。(1)廢水預(yù)處理與傳統(tǒng)酸、堿法化學(xué)蒸煮相比,生物脫膠的接種、發(fā)酵、滅活、精練產(chǎn)生的高濃度廢水為50t,其余低濃度廢水為300t,用水量減少400t,噸精干麻用水與化學(xué)脫膠相比減少了50%以上。(2)化學(xué)試劑的使用生物脫膠在生產(chǎn)過程中只用了少量的堿液(4g/L)進(jìn)行滅活精練,在菌種的活化過程中僅使用了微量的化學(xué)試劑,噸精干麻化工產(chǎn)品只需0.5t?；瘜W(xué)脫膠需1.24t,化工用料減少了60%,同樣廢水中的無機(jī)污染物也減少了60%。由于化工用料的大大減少,且沒有高溫高壓的工藝條件,生物脫膠纖維較好地保持了原有天然纖維的特性,纖維損傷小。(3)終產(chǎn)品蒸發(fā)產(chǎn)物的排放檢測數(shù)據(jù)表明,生物脫膠的高濃度廢水是在生物脫膠的接種發(fā)酵過程中產(chǎn)生的,COD含量為2400～3200mgL,其它工序產(chǎn)生的低濃度廢水僅為50mg/L左右,COD含量與化學(xué)脫膠相比,大為減少,噸精干麻COD排放量僅為175kg。而化學(xué)脫膠生產(chǎn)的精干麻排放量高達(dá)370kg,COD排放減少了50%以上。3cod含量高,處理難度紡織用苧麻纖維的加工中,傳統(tǒng)的化學(xué)脫膠生產(chǎn)工藝化工產(chǎn)品使用量多,耗水量高,所