第四节 桑皮循环脱胶装置的开发

针对现存桑皮纤维化学碱脱胶方法的弊端，科技人员设计一种桑皮脱胶装置，并结合此装置阐述了一种脱胶方法。根据此装置的设计原理，开发了脱胶小样机。

一、桑皮脱胶装置的设计思路

桑皮脱胶装置结构示意图如图2-12所示。

图2-12 桑皮脱胶装置结构示意图

1—调制釜 2—pH测试仪 3—PTC加热器 4—放料口 5—搅拌器 6、15—循环泵 7—计量泵 8、16、18—阀门 9—脱胶釜 10—桑皮放置口 11—多层孔板 12—微波发生器 13—超声波振荡器 14—过滤器 17—分离釜 19—滤胶器 20—沉淀剂添加口

桑皮脱胶装置设有一个调制釜，调制釜上有放料口。调制釜上固装一个搅拌器、一个PTC加热器和一个pH测试仪，调制釜通过管道分别与循环泵、计量泵和阀门连接，阀门通过管道与脱胶釜连接，脱胶釜上固装有超声波振荡器和微波发生器，脱胶釜上端为桑皮放置口，脱胶釜内部有多层孔板。脱胶釜通过管道与过滤器、循环泵、阀门连接，阀门通过管道与分离釜连接，分离釜上设置一个沉淀剂添加口，分离釜通过管道分别与阀门、虑胶器连接，虑胶器通过管道与调制釜连通。此脱胶装置可以克服现有技术的不足之处。上述装置所涉及电路均为已知或通用，在此不再赘述。

本装置的有益效果在于其结构简单，控制方便，脱胶效率高，效果好，耗能低，脱胶液经滤除果胶后可循环利用，大大减少环境污染。

二、桑皮脱胶装置的工作原理

工作时，从放料口注入适量软水到调制釜，打开搅拌器和PTC加热器，按工艺要求的碱浓度（根据脱胶液的pH来判断）向调制釜逐渐加入NaOH，直到pH测试仪测试的脱胶液的pH符合要求。PTC加热器对调制釜进行定时恒温加热，搅拌器开始定时恒速搅拌，使NaOH充分溶解。称取一定质量的经过预处理的桑皮（经过自然日晒、机械捶打、浸弱酸处理除去大部分青皮、蜡质、水溶物和少量果胶），从桑皮放置口均匀平铺到脱胶釜的多层孔板上，此时，打开阀门，脱胶液在循环泵的作用下，经计量泵、阀门进入脱胶釜。根据工艺要求的浴比（桑皮质量与脱胶液质量之比）来控制进入脱胶釜中脱胶液的质量，然后关闭阀门。打开超声波振荡器和微波发生器，超声波振荡器频率为20～40kHz，功率为1～2kW。超声波振荡器内超声波发生器把低频交流电转换成与超声波换能器相匹配的高频交流电信号。超声波换能器在超频率范围内将交变的电信号转换为高频机械振动。利用高频机械振动在桑皮表面所产生的“空化”作用使脱胶液更容易扩散到桑皮之间的空隙和微孔之中。微波发生器功率为1～2kW，微波发生器产生微波，微波是频率在3×10²～3×10⁵MHz的电磁波，由于水分子是极性分子，它在快速交变的高频电磁场作用下，其极性取向将随着外电场的变化而变化，造成水分子的运动产生相互摩擦效应，微波场的场能转化为热能，内外同时加热，使桑皮在短时间内达到内外同热的效果，产生热化和膨化等一系列物化过程，加快了脱胶液对桑皮的渗透。超声波振荡器13和微波发生器12的使用大大提高了脱胶效率，可以大大减少所需碱的浓度及数量。脱胶时间一般为1～2h。然后打开阀门16，脱胶釜9中脱胶液在循环泵15的作用下经过滤器14过滤，滤除脱胶过程中从多层孔板上带下的纤维及其他非纤维性杂质，经阀门16进入到分离釜17内，从而使脱胶釜9中脱胶液与桑皮纤维分离。关闭阀门16。从沉淀剂添加口20向分离釜17中加入适量乙醇和Ca（OH）₂，分别将脱胶液中的果胶和木质素充分沉淀。打开阀门18，果胶经沉淀后的脱胶液经阀门18进入到滤胶器19，经滤胶器19过滤后的脱胶液又回流到调制釜1中，供下回脱胶使用，然后关闭阀门18。滤胶器19中滤除的果胶尚含有少量碱液，经酸中和后便可作为它用。从脱胶釜中经脱胶处理的桑皮纤维经给油和进一步后处理后便可以进行纺纱利用。