OCC原料制浆过程中纸浆纤维表面淀粉溶解行为及其资源化利用方法

corrugated paper and paperboard production of raw materials from recycled scrap cardboard almost 100% (OCC), to overcome the OCC waste paper fiber inferior starch, surface enhanced agent (tons of paper starch 40~60kg) become production line board production enterprises and corrugated paper box standard. However, in the OCC pulping process of starch and from dissolving pulp fiber surface into the water become two starch, because of its non ionic characteristics, neither adsorption function, functional groups have not been absorbed, only to sewage treatment, a huge waste of valuable resources but also starch is not only the money for waste disposal. The project intends to carry out the dissolution behavior and characteristics of OCC in the process of pulp and paper pulp fiber surface starch films were studied, and two times as understanding and regularity of surface dissolution process of starch from pulp fiber; using the modified method of the research group has mastered the discussion of two starch ionization function modified the feasibility of optimization of ionization two modified starch on the fiber surface adsorption method, for the realization of two starch resource utilization, and provide a theoretical basis and reference method of cleaning paper in the process of production.

瓦楞原纸与箱板纸生产原料几乎100%来自回收的废旧纸箱（OCC），为克服OCC废纸纤维劣质化，提升纸与纸板强度性能，淀粉表面增强剂（吨纸淀粉用量40~60kg）成为瓦楞原纸及箱纸板生产企业生产线标配。然而，在OCC制浆过程中淀粉又将从纸浆纤维表面溶解进入水中成为二次淀粉，因其非离子特性，既没有吸附功能，也没有被吸附的官能团，只能送污水处理，既是宝贵淀粉资源的巨大浪费，而且还需消耗大量财力进行废物处理。因此，项目拟开展对OCC废纸制浆过程中纸浆纤维表面淀粉膜的溶解行为及其特点进行系统研究，掌握二次淀粉从纸浆纤维表面溶解进入水相的历程与规律，并为二次淀粉资源化利用技术提供理论指导；同时，运用课题组已掌握的淀粉改性方法对二次淀粉进行离子化功能改性，研究与考察改性二次淀粉湿部回用技术、对纤维表面的吸附与留着历程；实现在生产过程中二次淀粉的资源化利用，为清洁造纸生产提供理论基与方法参考。

OCC废纸制浆造纸生产线制浆废水中二次淀粉的浓度非常高，是一般造纸废水中阴离子垃圾累积量的4~5倍。OCC废纸制浆时淀粉的溶解率受体系温度、处理时间以及过程水中已有累积淀粉溶质质量影响，其中温度、剪切作用影响最大。淀粉在较短时间内（1min左右）溶解率基本可以到达40%-60%，随着反应条件的加强，淀粉基本可以实现完全溶出。在低温阶段（T≤50℃）内，二次淀粉的最大溶解率大概维持在70%-80%左右；当温度到达70℃时，二次淀粉的最大溶解率可以到达90%，特别是当进入高温区时，二次淀粉几乎可以实现全部溶解。二次淀粉的粘均分子量相对降低，由0.4×105 g/mol降为0.3×105 g/mol。分子量的降低会使得水中微生物更容易对其分解利用。通过FTIR、SEM以及XRD图谱分析，可清晰地了解到：该过程原有的分子间氢键断裂后淀粉中双螺旋结构逐步解体，重新排列组合后的淀粉分子结晶区破坏严重，大部分的分子处于无序状态且淀粉颗粒呈现碎片状。但是二次淀粉本质上并未发生改变，与酶解淀粉具有基本相同的理化特性。二次淀粉中没有新的物质生成或新的官能团产生，这表明二次淀粉依旧为非离子特性，难以被再次利用。以过氧化氢对二次淀粉进行氧化改性，使C5位醇羟基氧化成羧基基团改性成阴离子淀粉，通过对淀粉的离子化特性使其具有重新吸附或被吸附到纤维表面，使二次淀粉留着在纸中，实现二次淀粉的资源化利用。H2O2用量8%条件下制备的阴离子淀粉，其阳电荷需要量最大、zeta电位最强，说明其对相反电荷物质吸附能力最强。采用准一级和准二级动力学模型对阴离子淀粉吸附Cu2+动力学过程进行分析，阴离子淀粉对Cu2+吸附过程复合准二级动力学模型，吸附过程为化学吸附。说明改性后的淀粉可以吸附到纸浆纤维表面，实现废弃淀粉资源后利用。