第四節(jié) 桑皮循環(huán)脫膠裝置的開發(fā)

針對現(xiàn)存桑皮纖維化學(xué)堿脫膠方法的弊端，科技人員設(shè)計一種桑皮脫膠裝置，并結(jié)合此裝置闡述了一種脫膠方法。根據(jù)此裝置的設(shè)計原理，開發(fā)了脫膠小樣機。

一、桑皮脫膠裝置的設(shè)計思路

桑皮脫膠裝置結(jié)構(gòu)示意圖如圖2-12所示。

圖2-12 桑皮脫膠裝置結(jié)構(gòu)示意圖

1—調(diào)制釜 2—pH測試儀 3—PTC加熱器 4—放料口 5—攪拌器 6、15—循環(huán)泵 7—計量泵 8、16、18—閥門 9—脫膠釜 10—桑皮放置口 11—多層孔板 12—微波發(fā)生器 13—超聲波振蕩器 14—過濾器 17—分離釜 19—濾膠器 20—沉淀劑添加口

桑皮脫膠裝置設(shè)有一個調(diào)制釜，調(diào)制釜上有放料口。調(diào)制釜上固裝一個攪拌器、一個PTC加熱器和一個pH測試儀，調(diào)制釜通過管道分別與循環(huán)泵、計量泵和閥門連接，閥門通過管道與脫膠釜連接，脫膠釜上固裝有超聲波振蕩器和微波發(fā)生器，脫膠釜上端為桑皮放置口，脫膠釜內(nèi)部有多層孔板。脫膠釜通過管道與過濾器、循環(huán)泵、閥門連接，閥門通過管道與分離釜連接，分離釜上設(shè)置一個沉淀劑添加口，分離釜通過管道分別與閥門、慮膠器連接，慮膠器通過管道與調(diào)制釜連通。此脫膠裝置可以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處。上述裝置所涉及電路均為已知或通用，在此不再贅述。

本裝置的有益效果在于其結(jié)構(gòu)簡單，控制方便，脫膠效率高，效果好，耗能低，脫膠液經(jīng)濾除果膠后可循環(huán)利用，大大減少環(huán)境污染。

二、桑皮脫膠裝置的工作原理

工作時，從放料口注入適量軟水到調(diào)制釜，打開攪拌器和PTC加熱器，按工藝要求的堿濃度（根據(jù)脫膠液的pH來判斷）向調(diào)制釜逐漸加入NaOH，直到pH測試儀測試的脫膠液的pH符合要求。PTC加熱器對調(diào)制釜進(jìn)行定時恒溫加熱，攪拌器開始定時恒速攪拌，使NaOH充分溶解。稱取一定質(zhì)量的經(jīng)過預(yù)處理的桑皮（經(jīng)過自然日曬、機械捶打、浸弱酸處理除去大部分青皮、蠟質(zhì)、水溶物和少量果膠），從桑皮放置口均勻平鋪到脫膠釜的多層孔板上，此時，打開閥門，脫膠液在循環(huán)泵的作用下，經(jīng)計量泵、閥門進(jìn)入脫膠釜。根據(jù)工藝要求的浴比（桑皮質(zhì)量與脫膠液質(zhì)量之比）來控制進(jìn)入脫膠釜中脫膠液的質(zhì)量，然后關(guān)閉閥門。打開超聲波振蕩器和微波發(fā)生器，超聲波振蕩器頻率為20～40kHz，功率為1～2kW。超聲波振蕩器內(nèi)超聲波發(fā)生器把低頻交流電轉(zhuǎn)換成與超聲波換能器相匹配的高頻交流電信號。超聲波換能器在超頻率范圍內(nèi)將交變的電信號轉(zhuǎn)換為高頻機械振動。利用高頻機械振動在桑皮表面所產(chǎn)生的“空化”作用使脫膠液更容易擴散到桑皮之間的空隙和微孔之中。微波發(fā)生器功率為1～2kW，微波發(fā)生器產(chǎn)生微波，微波是頻率在3×10²～3×10⁵MHz的電磁波，由于水分子是極性分子，它在快速交變的高頻電磁場作用下，其極性取向?qū)㈦S著外電場的變化而變化，造成水分子的運動產(chǎn)生相互摩擦效應(yīng)，微波場的場能轉(zhuǎn)化為熱能，內(nèi)外同時加熱，使桑皮在短時間內(nèi)達(dá)到內(nèi)外同熱的效果，產(chǎn)生熱化和膨化等一系列物化過程，加快了脫膠液對桑皮的滲透。超聲波振蕩器13和微波發(fā)生器12的使用大大提高了脫膠效率，可以大大減少所需堿的濃度及數(shù)量。脫膠時間一般為1～2h。然后打開閥門16，脫膠釜9中脫膠液在循環(huán)泵15的作用下經(jīng)過濾器14過濾，濾除脫膠過程中從多層孔板上帶下的纖維及其他非纖維性雜質(zhì)，經(jīng)閥門16進(jìn)入到分離釜17內(nèi)，從而使脫膠釜9中脫膠液與桑皮纖維分離。關(guān)閉閥門16。從沉淀劑添加口20向分離釜17中加入適量乙醇和Ca（OH）₂，分別將脫膠液中的果膠和木質(zhì)素充分沉淀。打開閥門18，果膠經(jīng)沉淀后的脫膠液經(jīng)閥門18進(jìn)入到濾膠器19，經(jīng)濾膠器19過濾后的脫膠液又回流到調(diào)制釜1中，供下回脫膠使用，然后關(guān)閉閥門18。濾膠器19中濾除的果膠尚含有少量堿液，經(jīng)酸中和后便可作為它用。從脫膠釜中經(jīng)脫膠處理的桑皮纖維經(jīng)給油和進(jìn)一步后處理后便可以進(jìn)行紡紗利用。