一種廢棄秸稈在植物色素染發(fā)中全利用的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)廢棄資源的綜合再生利用，特別是涉及一種廢棄秸桿在植物色素染發(fā)中全利用的方法。
【背景技術(shù)】
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[0002]近年來，隨著石化資源的日益枯萎，可再生生物質(zhì)資源的開發(fā)利用已受到越來越多的關(guān)注。我國(guó)農(nóng)作物播種面積世界第一，每年產(chǎn)生的農(nóng)業(yè)秸桿產(chǎn)量超過10億噸。這些農(nóng)業(yè)廢棄物多數(shù)被直接燃燒產(chǎn)熱或者廢棄農(nóng)田，還有一部分用作飼料、肥料和制漿造紙工業(yè)的原料，但是在這些領(lǐng)域的利用量不足農(nóng)作物秸桿總量的20%。因此，實(shí)現(xiàn)秸桿資源的綜合化利用將會(huì)有利于環(huán)境問題的改善及可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)現(xiàn)。
[0003]農(nóng)作物秸桿的主要成分為纖維素、半纖維素、木質(zhì)素三種組分。目前，農(nóng)業(yè)秸桿可再生資源轉(zhuǎn)化為化學(xué)原料或可降解材料一般采用直接轉(zhuǎn)化的方式，將秸桿全組分直接轉(zhuǎn)化為工業(yè)產(chǎn)品，由于這種轉(zhuǎn)化不需要對(duì)組分進(jìn)行分離，工藝簡(jiǎn)單，可顯著降低成本，但是由于各組分混雜在一起，轉(zhuǎn)化效率低。因此，我們采用間接轉(zhuǎn)化的方式，將農(nóng)作物秸桿各組分先分離再轉(zhuǎn)化，不僅使轉(zhuǎn)化效率提高，還能使農(nóng)業(yè)秸桿生物質(zhì)獲得最大程度高值化的利用。
[0004]植物色素是從天然植物中提取的，對(duì)頭發(fā)不產(chǎn)生原發(fā)性刺激，也不會(huì)引起皮膚過敏。從環(huán)保角度來看，使用天然色素染色，不需特別治理就能滿足排放需求，而且天然色素為生物可再生資源，并且可自然降解、無毒副作用。如果能從農(nóng)作物秸桿中提取出優(yōu)質(zhì)的半纖維素、纖維素和木質(zhì)素，并將其改性應(yīng)用于植物色素染發(fā)中，不僅實(shí)現(xiàn)了廢棄秸桿的資源化利用，也解決了植物染發(fā)劑粘度低、難于操作、上色慢，著色率低等問題，必將會(huì)產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種廢棄秸桿在植物色素染發(fā)中全利用的方法，該方法能夠低耗高效的對(duì)農(nóng)作物秸桿各組分進(jìn)行分離，并將其分別改性應(yīng)用于植物色素染發(fā)中。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案，工藝步驟為:取秸桿粉末于圓底燒瓶中，加入8%的硝酸溶液，反應(yīng)溫度為100°C，反應(yīng)時(shí)間為3h。反應(yīng)結(jié)束后，冷卻，抽濾，所得濾液I減壓蒸餾即得半纖維素，所得殘?jiān)麵用蒸餾水洗至中性，將其干燥，便于纖維素及木質(zhì)素的繼續(xù)分離。將秸桿殘?jiān)麵與10%的NaOH溶液混合，將混合物加入到圓底燒瓶中，反應(yīng)溫度為110°C，反應(yīng)時(shí)間為2h。反應(yīng)結(jié)束后，抽濾，將所得殘?jiān)麵I用熱水沖洗，干燥，即得纖維素；將所得濾液II經(jīng)納濾膜和微濾膜的分級(jí)處理得到液態(tài)木質(zhì)素，烘干即得到堿木質(zhì)素。最后將從秸桿中提取的半纖維素改性為季銨型半纖維作為調(diào)理劑、纖維素醚化為纖維素醚作為增稠劑、木質(zhì)素進(jìn)行磺化改性作為表面活性劑應(yīng)用于植物色素染發(fā)中。
[0007]本發(fā)明的有益效果:
[0008]與傳統(tǒng)的農(nóng)作物秸桿利用方法相比，本發(fā)明工藝創(chuàng)新，綠色環(huán)保，便于操作，不僅能實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物秸桿各組分的高效分離，還能將其轉(zhuǎn)化為高附加值產(chǎn)品應(yīng)用于植物色素染發(fā)中，將為農(nóng)業(yè)生物質(zhì)可再生資源的綜合利用提供新思路。
【具體實(shí)施方式】
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[0009]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0010]實(shí)施例1:
[0011](I)將農(nóng)作物秸桿去葉并切成小段，用水清洗干凈，烘箱中烘干，用粉碎機(jī)粉碎，過40目篩，得到秸桿粉末；
[0012](2)取秸桿粉末于圓底燒瓶中，加入固液比為1:50的8%硝酸溶液，反應(yīng)溫度為100°c,反應(yīng)時(shí)間為3h。反應(yīng)結(jié)束后，冷卻，抽濾，所得濾液I減壓蒸餾即得半纖維素，所得殘?jiān)麵用蒸餾水洗至中性，將其干燥；
[0013](3)取秸桿殘?jiān)麵于圓底燒瓶中，加入固液比為1:60的10% NaOH溶液，反應(yīng)溫度為110°C，反應(yīng)時(shí)間為2h。反應(yīng)結(jié)束后，抽濾，將所得殘?jiān)麵I用熱水沖洗，干燥，即得纖維素；將所得濾液II經(jīng)納濾膜和微濾膜的分級(jí)處理得到液態(tài)木質(zhì)素，烘干即得到堿木質(zhì)素；
[0014](4)將從秸桿中提取的半纖維素預(yù)活化，然后分散到70%乙醇水溶液中，先后加入催化劑、醚化劑CHMAC，在60°C下反應(yīng)2h，冷卻，鹽酸中和，乙醇沉淀，過濾，乙醇洗滌，真空干燥即得到季銨型半纖維素；
[0015](5)將從秸桿中提取的纖維素于水熱反應(yīng)釜中，加入一定體積的乙醇溶液，在攪拌下滴加固液比為1:2的NaOH溶液，在35°C下堿化2h。堿化完畢后，加入質(zhì)量比為1: 1.2的氯乙酸鈉，醚化溫度為70°C，醚化時(shí)間為4h，反應(yīng)完畢后用冰醇酸調(diào)節(jié)pH至中性，冷卻至室溫，然后加入5倍體積乙醇攪拌分散lOmin，抽濾，并用90%乙醇洗滌3次，最后用乙醇洗滌一次，真空干燥，即得羧甲基纖維素醚；
[0016](6)將從秸桿中提取的木質(zhì)素于三口燒瓶中，加入10mL去離子水和少量NaOH，不斷攪拌溶解木質(zhì)素，水浴加熱至50°C，調(diào)節(jié)pH至5，加入lmL30 %的H2O2和0.566g硫酸亞鐵反應(yīng)lh，達(dá)到反應(yīng)時(shí)間后加堿終止反應(yīng)。繼續(xù)升溫至75°C并調(diào)節(jié)pH至9，加入適量的甲醛和二乙醇胺反應(yīng)lh。繼續(xù)升溫至90°C，加入1.5g亞硫酸鈉反應(yīng)至預(yù)定時(shí)間。反應(yīng)結(jié)束后，向反應(yīng)產(chǎn)物中加0.lmol/L的鹽酸調(diào)節(jié)pH至2使木質(zhì)素沉淀，木質(zhì)素離心分離后再水洗，真空干燥即得磺化木質(zhì)素；
[0017](7)將從秸桿中提取的半纖維素改性為季銨型半纖維作為調(diào)理劑、纖維素醚化為纖維素醚作為增稠劑、木質(zhì)素進(jìn)行磺化改性作為表面活性劑應(yīng)用于植物色素染發(fā)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種廢棄秸桿在植物色素染發(fā)中全利用的方法，其特征在于，包括如下步驟:取秸桿粉末于圓底燒瓶中，加入8%的硝酸溶液，反應(yīng)溫度為100°C，反應(yīng)時(shí)間為3h，反應(yīng)結(jié)束后，冷卻，抽濾，所得濾液I減壓蒸餾即得半纖維素，所得殘?jiān)麵用蒸餾水洗至中性，將其干燥，便于纖維素及木質(zhì)素的繼續(xù)分離，將秸桿殘?jiān)麵與10%的NaOH溶液混合，將混合物加入到圓底燒瓶中，反應(yīng)溫度為110°C，反應(yīng)時(shí)間為2h，反應(yīng)結(jié)束后，抽濾，將所得殘?jiān)麵I用熱水沖洗，干燥，即得纖維素，將所得濾液II經(jīng)納濾膜和微濾膜的分級(jí)處理得到液態(tài)木質(zhì)素，烘干即得到堿木質(zhì)素，最后將從秸桿中提取的半纖維素、纖維素和木質(zhì)素分別改性應(yīng)用于植物色素染發(fā)中。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢棄秸桿在植物色素染發(fā)中全利用的方法，其特征在于，所述的半纖維素改性應(yīng)用于植物色素染發(fā)中是將半纖維素改性為季銨型半纖維素，作為調(diào)理劑應(yīng)用于植物色素染發(fā)配方中。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢棄秸桿在植物色素染發(fā)中全利用的方法，其特征在于，所述的纖維素改性應(yīng)用于植物色素染發(fā)中是將纖維素醚化為陰離子纖維素醚，作為增稠劑應(yīng)用于植物色素染發(fā)配方中。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢棄秸桿在植物色素染發(fā)中全利用的方法，其特征在于，所述的木質(zhì)素改性應(yīng)用于植物色素染發(fā)中是將木質(zhì)素進(jìn)行磺化改性，作為表面活性劑應(yīng)用于植物色素染發(fā)配方中。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種從廢棄秸稈中高效分離各組分和改性應(yīng)用于植物色素染發(fā)中的方法。方法步驟為：取秸稈粉末于圓底燒瓶中，加入8％的硝酸溶液，反應(yīng)溫度為100℃，反應(yīng)時(shí)間為3h。反應(yīng)結(jié)束后，冷卻，抽濾，所得濾液Ⅰ減壓蒸餾即得半纖維素，所得殘?jiān)裼谜麴s水洗至中性，將其干燥，便于纖維素及木質(zhì)素的繼續(xù)分離。將秸稈殘?jiān)衽c10％的NaOH溶液混合，將混合物加入到圓底燒瓶中，反應(yīng)溫度為110℃，反應(yīng)時(shí)間為2h。反應(yīng)結(jié)束后，抽濾，將所得殘?jiān)蛴脽崴疀_洗，干燥，即得纖維素；將所得濾液Ⅱ經(jīng)納濾膜和微濾膜的分級(jí)處理得到液態(tài)木質(zhì)素，烘干即得到堿木質(zhì)素。最后將從秸稈中提取的半纖維素、纖維素和木質(zhì)素分別改性應(yīng)用于植物色素染發(fā)中。
【IPC分類】A61Q5/10, A61K8/97, A61K8/73
【公開號(hào)】CN105078817
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510401430
【發(fā)明人】高海燕, 徐宇, 袁順福, 史宏藝, 陳秦君
【申請(qǐng)人】江南大學(xué), 宜興市新宇化工有限公司
【公開日】2015年11月25日
【申請(qǐng)日】2015年7月9日