CN102747437B

CN102747437B - 序批式苎麻无废生物脱胶方法

Info

Publication number: CN102747437B
Application number: CN201210244947.8A
Authority: CN
Inventors: 曾庆福; 潘飞; 陈洪高; 苏工兵; 王茜; 龙学军; 崔永明; 王军
Original assignee: Wuhan Textile University
Current assignee: Wuhan Textile University
Priority date: 2012-07-16
Filing date: 2012-07-16
Publication date: 2014-06-04
Anticipated expiration: 2032-07-16
Also published as: CN102747437A

Abstract

本发明涉及序批式苎麻无废生物脱胶方法，包括预处理和四次浸泡步骤，其中：第一次浸泡是将经漂白、生物灭活操作的脱胶废水浸泡预处理后的苎麻，浸泡8h；第二次浸泡是将预处理后的苎麻浸泡于活菌量为10⁷cfu/ml的兼性厌氧脱胶菌液中，37℃浸泡8h；第三次浸泡是将第一次浸泡过的苎麻浸泡于活菌量为10⁷cfu/ml的好氧脱胶菌液中，37℃浸泡8h；第四次浸泡是将第二次浸泡过的苎麻浸泡于EDTA二钠5g/L、NaOH2g/L的溶液中，55℃反应4h，最后升温至80℃，保温1h；四次浸泡的浴比均为1：（10-20）。本发明苎麻脱胶过程与脱胶废水处理一体化进行，脱胶废水经处理后全部回用，没有污水排放。

Description

序批式苎麻无废生物脱胶方法

技术领域

本发明属于苎麻技术领域，特别涉及一种苎麻韧皮纤维脱胶的方法。

背景技术

苎麻在国际上被誉为“中国草”，是仅次于棉花的重要精纺纤维作物，也是我国独有的传统特色作物和重要的纺织原料，纤维亩产是棉花的2-3倍，还是吸收CO₂最多、具有水土保持功能的生态作物之一，我国苎麻种植面积高峰时达到400万亩，产量占全世界苎麻产量的90%以上。

苎麻产业是我国传统的民族产业，属劳动密集型产业，在我国苎麻产业链中从业的员工多达数百万。苎麻服饰具有挺括、典雅、轻盈、凉爽、透气、抗(抑) 菌等优点，属高档消费品，苎麻纤维资源的利用正由传统纺织领域向生物质能源和生物材料跨越，苎麻原料和苎麻产品均具有广阔的市场前景。近年来，随着我国棉花缺口的进一步加大和石油等化工资源的日益枯竭，以苎麻为代表的麻类天然纤维作物在我国纺织原料中的地位日益重要。

苎麻脱胶是苎麻加工的重要工序，目前我国苎麻加工企业普遍采用化学脱胶，涉及浸酸、碱煮和锤洗过程，不仅脱胶流程长、工序繁琐、能耗水耗大，污染严重，而且对苎麻纤维造成损伤，降低纤维质量。生物脱胶是国内外麻类等韧皮纤维清洁生产技术研究的热点。我国研究苎麻生物脱胶已有80多年历史，主要方法是从自然界筛选脱胶优势菌，通过物理或化学诱变育成高效脱胶菌株，然后用扩大培养的菌酶混合液或从中分离出的脱胶关键酶脱胶。在过去的几十年里，人们从微生物资源中获得了众多脱胶菌。其中中国农业科学院麻类研究所选育的胡萝卜欧文氏软腐菌T85—260、武汉大学选育的嗜碱芽孢杆菌、山东大学筛选的嗜碱芽孢杆菌和青岛康地恩生物科技有限公司筛选的野生蜡样芽孢杆菌都曾经进行到生产试验阶段，其他的尚处于实验室阶段。曾经用于工业性生产的几个技术“苎麻细菌化学联合脱胶技术”（CN85103481），“苎麻生物脱胶工艺与设备”（CN95112564.8），都使用不久后停产，主要原因是菌种生产技术难以掌控和脱胶能力不足，如专利CN95112564.8在沅江第二苎麻纺织厂进行试验，“新的嗜碱芽孢杆菌菌株及其在苎麻脱胶中的应用”（专利CN97109044.0）在江西恩达家纺有限公司进行生产试验。这些试验大都采用生物－化学联合脱胶形式，“十一五”由武汉纺织大学研究构建的的脱胶微生态菌群（申请号：200810236673.1，200810236674.6），8h内完成脱胶过程，精干麻残胶率低于10％，制成率提高5％。微生态脱胶菌群实现了纯生物脱胶，开发制订了生物脱胶工艺路线，研制了微生态菌群脱胶的配套设备。随着苎麻产业规模化发展，研制开发苎麻初加工的机械化、工厂化和清洁化生产设备是苎麻产业发展的总趋势。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种序批式苎麻无废生物脱胶方法，以解决现有苎麻脱胶过程用水量大、污染重等问题。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：

本发明提供的序批式苎麻无废生物脱胶方法，具体采用包括以下步骤的方法：

（1）预处理：将鲜苎麻经过物理挤压，去皮、预分纤；

（2）第一次浸泡：将经漂白、生物灭活操作的脱胶废水浸泡预处理后的苎麻，浸泡8h。

（3）第二次浸泡：将预处理后的苎麻按照1：（10-20）的浴比浸泡于活菌量为10⁷cfu/ml的兼性厌氧脱胶菌液中，37℃浸泡8h；

（4）第三次浸泡：将第一次浸泡过的苎麻按照1：（10-20）的浴比浸泡于活菌量为10⁷cfu/ml的好氧脱胶菌液中，37℃浸泡8h；

（5）第四次浸泡：将第二次浸泡过的苎麻按照1：（10-20）的浴比浸泡于EDTA二钠5g/L、NaOH 2g/L的溶液中，55℃反应4h，最后升温至80℃，保温1h；

经过上述步骤，实现对序批式苎麻无废生物的脱胶。

所述的预处理，其方法可以是：将新鲜苎麻进行物理挤压过程，苎麻在机械碾轧使骨皮分离的同时，去皮，挤出部分可溶性胶质，使原麻部分分纤。

所述兼性厌氧脱胶菌液为地衣芽孢杆菌，学名为Bacillus licheniformis，其保藏号CCTCC AB93195。

所述好氧脱胶菌液为枯草杆菌，学名为Bacillus atrophaeus，其保藏号CCTCC AB90008。

本发明可以将第四次浸泡后的脱胶废液泵出，全部用于浸泡预处理后的苎麻。

本发明与现有技术相比，主要有以下优势：

其一. 脱胶过程与废水处理合二为一。脱胶废水处理的厌氧池一方面作为脱胶废水厌氧处理单元，另一方面作为兼性厌氧脱胶菌（地衣芽孢杆菌）的培养池；脱胶废水处理的好氧池一方面作为脱胶废水好氧处理单元，另一方面作为好氧脱胶菌（枯草杆菌）的培养池；由于脱胶废水处理是连续运行，故而兼性厌氧脱胶菌（地衣芽孢杆菌）和好氧脱胶菌（枯草杆菌）的培养也是连续进行，解决了普通生物脱胶过程中常见的苎麻脱胶均一性不稳定的问题。

其二. 解决了苎麻脱胶污染严重的问题。生产1吨精干麻，本方法所排放的脱胶废水低于50吨，较之传统化学脱胶工艺生产1吨精干麻排放脱胶废水500吨的水平，脱胶废水排放量大幅度较少。

其三. 本方法排放的脱胶废水中COD不高于350，远低于传统化学脱胶废水中8000-10000的COD水平，且可生化性好，经过常规污水处理系统处理后，出水即可达到一级B排放标准。

总之，本发明苎麻脱胶过程与脱胶废水处理一体化进行，脱胶废水经处理后全部回用，没有污水排放；脱胶废水处理的厌氧池和好氧池分别作为脱胶菌种的培养池，苎麻生物脱胶过程分为兼性厌氧菌脱胶过程和好氧菌脱胶过程。

附图说明

图1是本发明序批式苎麻无废生物脱胶工艺流程示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述，但不限定本发明。

实施例1：

采用图1所示的工艺流程进行脱胶处理，图1中：编号①为兼性厌氧脱胶菌液沤麻脱胶。编号②为好氧脱胶菌液沤麻脱胶。

将产自湖北咸宁的苎麻，首先将鲜麻茎秆分离、去皮；然后进行预分纤、水洗。

将去皮、预分纤的苎麻放入生物脱胶池中，首先泵入上次漂白、生物灭活的脱胶废水，浸泡8h；然后将此脱胶废水泵入调节池，脱胶废水开始进行污水处理单元；经过调节池、厌氧池、一沉池、好氧池、二沉池等进行污水处理。

将生物脱胶池中经漂白、生物灭活操作产生的脱胶废水排空后，泵入厌氧池中培养的兼性厌氧脱胶菌液（即图1中的编号①），然后按照1：15的浴比先浸泡于活菌量为10⁷cfu/ml的兼性厌氧脱胶菌液（地衣芽孢杆菌）中，37℃浸泡8h；原麻重量为500kg。

浸泡8h后，将兼性厌氧脱胶菌液由生物脱胶池中泵回厌氧池，泵入好氧池中的好氧脱胶菌液沤麻脱胶（即图1中的编号②），然后将上一步兼性厌氧脱胶菌液浸泡的苎麻，按照1：15的浴比浸泡于活菌量为10⁷cfu/ml的好氧脱胶菌液（枯草杆菌）中，37℃浸泡8h；然后将好氧脱胶菌液泵回好氧池。

最后将两次浸泡后的苎麻从生物脱胶池中取出，放入漂白、生物灭活容器，按照1：15的浴比浸泡于EDTA二钠5g/L、NaOH 2g/L的溶液中，55℃反应4h（整个反应过程中打开循环泵使得脱胶液与苎麻充分混合；反应1h后，加30% H₂O₂使其最终浓度为2ml/L），最后升温至80℃，保温1h，脱胶完成；将经漂白、生物灭活操作产生的脱胶废水泵入生物脱胶池，用于浸泡去皮、预分纤的苎麻。

经过脱水，烘干后，得到精干麻；将获得的精干麻进行纤维品质测定，结果见表1。

实施例2：

采用图1的工艺流程进行脱胶处理，将产自湖北咸宁的苎麻，首先将鲜麻茎秆分离、去皮；然后进行预分纤、水洗。

将生物脱胶池中经漂白、生物灭活操作产生的脱胶废水排空后，泵入厌氧池中培养的兼性厌氧脱胶菌液（即图1中的编号①），然后按照1：20的浴比先浸泡于活菌量为10⁷cfu/ml的兼性厌氧脱胶菌液（地衣芽孢杆菌）中，37℃浸泡8h；原麻重量为500kg。

浸泡8h后，将兼性厌氧脱胶菌液由生物脱胶池中泵回厌氧池，泵入好氧池中的好氧脱胶菌液沤麻脱胶（即图1中的编号②），然后将上一步兼性厌氧脱胶菌液浸泡的苎麻，按照1：20的浴比浸泡于活菌量为10⁷cfu/ml的好氧脱胶菌液（枯草杆菌）中，37℃浸泡8h；然后将好氧脱胶菌液泵回好氧池。

最后将两次浸泡后的苎麻从生物脱胶池中取出，放入漂白、生物灭活容器，按照1：20的浴比浸泡于EDTA二钠5g/L、NaOH 2g/L的溶液中，55℃反应4h（整个反应过程中打开循环泵使得脱胶液与苎麻充分混合；反应1h后，加30% H₂O₂使其最终浓度为2ml/L），最后升温至80℃，保温1h，脱胶完成；将经漂白、生物灭活操作产生的脱胶废水泵入生物脱胶池，用于浸泡去皮、预分纤的苎麻。

实施例3：

将去皮、预分纤的苎麻按照1：10的浴比先浸泡于活菌量为10⁷cfu/ml的兼性厌氧脱胶菌液（地衣芽孢杆菌）中，37℃浸泡8h；原麻重量为500kg。

将上一步浸泡过的苎麻按照1：10的浴比浸泡于活菌量为10⁷cfu/ml的好氧脱胶菌液（枯草杆菌）中，37℃浸泡8h；

最后将发酵后的苎麻按照1：10的浴比浸泡于EDTA二钠5g/L、NaOH 2g/L的溶液中，55℃反应4h（整个反应过程中打开循环泵使得脱胶液与苎麻充分混合；反应1h后，加30% H₂O₂使其最终浓度为2ml/L），最后升温至80℃，保温1h，脱胶完成；

实施例4：

将去皮、预分纤的苎麻按照1：18的浴比先浸泡于活菌量为10⁷cfu/ml的兼性厌氧脱胶菌液（地衣芽孢杆菌）中，37℃浸泡8h；原麻重量为500kg。

将上一步浸泡过的苎麻按照1：18的浴比浸泡于活菌量为10⁷cfu/ml的好氧脱胶菌液（枯草杆菌）中，37℃浸泡8h；

最后将发酵后的苎麻按照1：18的浴比浸泡于EDTA二钠5g/L、NaOH 2g/L的溶液中，55℃反应4h（整个反应过程中打开循环泵使得脱胶液与苎麻充分混合；反应1h后，加30% H₂O₂使其最终浓度为2ml/L），最后升温至80℃，保温1h，脱胶完成；

实施例5：

采用图1的工艺流程进行脱胶处理，将产自湖南岳阳的苎麻，首先将鲜麻茎秆分离、去皮；然后进行预分纤、水洗。

将去皮、预分纤的苎麻按照1：15的浴比先浸泡于活菌量为10⁷cfu/ml的兼性厌氧脱胶菌液（地衣芽孢杆菌）中，37℃浸泡8h；原麻重量为500kg。

将上一步浸泡过的苎麻按照1：15的浴比浸泡于活菌量为10⁷cfu/ml的好氧脱胶菌液（枯草杆菌）中，37℃浸泡8h；

最后将发酵后的苎麻按照1：15的浴比浸泡于EDTA二钠5g/L、NaOH 2g/L的溶液中，55℃反应4h（整个反应过程中打开循环泵使得脱胶液与苎麻充分混合；反应1h后，加30% H₂O₂使其最终浓度为2ml/L），最后升温至80℃，保温1h，脱胶完成；

实施例6：

采用图1的工艺流程进行脱胶处理，将产自湖南沅江的苎麻，首先将鲜麻茎秆分离、去皮；然后进行预分纤、水洗。

由表1可知，本发明提供的脱胶方法获得的精干麻纤维品质较好，纤维线密度、束纤维断裂强度、残胶率均符合苎麻精干麻国家标准（GB/T 20793-2006）。

上述实施例中，所采用的兼性厌氧脱胶菌液为地衣芽孢杆菌，学名为Bacillus licheniformis，其保藏号为CCTCC AB93195。所采用的好氧脱胶菌液为枯草杆菌，学名为Bacillus atrophaeus。这两种杆菌均可以通过中国典型培养物保藏中心(武汉大学)购买获得。

上述实施例中也可以用其它产地的苎麻替换。

上述实施例中，其浸泡后的脱胶废液泵出，可以全部用于浸泡预处理后的苎麻。最后排放的脱胶废水中COD不高于350，远低于传统化学脱胶废水中8000-10000的COD水平，且可生化性好，经过常规污水处理系统处理后，出水即可达到一级B排放标准。

附表

表1 精干麻纤维品质测定结果

	单纤维细度	公制支数	束纤维断裂强度	残胶率
					计量单位	dtex	Nm	CN/dtex	%
国家标准	≤ 8.33	≥ 1200	≥ 3.50	≤ 5.00
					实施例1	4.76	2056	4.50	4.02
实施例2	4.82	2060	4.21	4.37
					实施例3	5.13	2021	4.46	4.58
实施例4	5.37	2032	4.39	4.42
					实施例5	4.87	2046	4.40	4.10
实施例6	4.90	2051	4.42	4.28

Claims

1. 一种序批式苎麻无废生物脱胶方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

（1）预处理：将鲜苎麻经过物理挤压，去皮、预分纤；

（2）第一次浸泡：将经漂白、生物灭活操作的脱胶废水浸泡预处理后的苎麻，浸泡8h；然后将此脱胶废水泵入调节池，脱胶废水开始进行污水处理单元；经过调节池、厌氧池、一沉池、好氧池、二沉池进行污水处理；

（3）第二次浸泡：将生物脱胶池中经漂白、生物灭活操作产生的脱胶废水排空后，泵入厌氧池中培养的兼性厌氧脱胶菌液；然后将第一次浸泡后的苎麻按照1：（10-20）的浴比浸泡于活菌量为10⁷cfu/ml的兼性厌氧脱胶菌液中，37℃浸泡8h；

（4）第三次浸泡：将兼性厌氧脱胶菌液由生物脱胶池中泵回厌氧池，泵入好氧池中的好氧脱胶菌液；再将第二次浸泡过的苎麻按照1：（10-20）的浴比浸泡于活菌量为10⁷cfu/ml的好氧脱胶菌液中，37℃浸泡8h；然后将好氧脱胶菌液泵回好氧池；

（5）第四次浸泡：将第三次浸泡过的苎麻按照1：（10-20）的浴比浸泡于EDTA二钠5g/L、NaOH 2g/L的溶液中，55℃反应4h，最后升温至80℃，保温1h；最后将经漂白、生物灭活操作产生的脱胶废水泵入生物脱胶池，用于浸泡去皮、预分纤的苎麻；

经过上述步骤，实现对序批式苎麻无废生物的脱胶；脱胶过程与废水处理合二为一，脱胶废水经处理后全部回用，没有污水排放。

2.根据权利要求1所述的序批式苎麻无废生物脱胶方法，其特征在于预处理方法是：将新鲜苎麻进行物理挤压过程，苎麻在机械碾轧使骨皮分离的同时，去皮，挤出部分可溶性胶质，使原麻部分分纤。

3.根据权利要求1所述的序批式苎麻无废生物脱胶方法，其特征在于所述兼性厌氧脱胶菌液为地衣芽孢杆菌，学名为Bacillus licheniformis，其保藏号CCTCC AB93195。

4.根据权利要求1所述的序批式苎麻无废生物脱胶方法，其特征在于所述好氧脱胶菌液为枯草杆菌，学名为Bacillus atrophaeus，其保藏号CCTCC AB90008。

5.根据权利要求1所述的序批式苎麻无废生物脱胶方法，其特征在于将第四次浸泡后的脱胶废液泵出，全部用于浸泡预处理后的苎麻。