一種黃麻纖維素的制備方法
【專利說(shuō)明】
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域： 本發(fā)明涉及一種纖維素制備方法，特別是涉及一種黃麻纖維素的制備方法。
[0002]
【背景技術(shù)】： 纖維素是自然界中存在量最大的一類天然高分子材料，已廣泛應(yīng)用于制漿造紙、再生 紡織纖維、纖維素衍生物、食品、醫(yī)藥等工業(yè)領(lǐng)域。近年來(lái)，隨著石化資源的日益匱乏和全球 性能源危機(jī)日益顯現(xiàn)，可再生生物質(zhì)資源已成為眾多學(xué)者的研究熱點(diǎn)，纖維素因其資源豐 富和無(wú)毒性等特征而成為清潔能源研究的重要生物質(zhì)能之一。
[0003] 雖然纖維素廣泛存在于植物中，但至今植物纖維素的主要來(lái)源局限于纖維素含量 高、結(jié)構(gòu)組成較為簡(jiǎn)單的木材和棉花。眾所周知，木材成長(zhǎng)周期較長(zhǎng)，大量砍伐還會(huì)影響生 態(tài)環(huán)境，而棉花的產(chǎn)量又受氣候影響較大。為了拓展纖維素來(lái)源，不少科研工作者探索了從 農(nóng)作物秸桿(如玉米秸桿、小麥秸桿、稻草等)、花生殼、甘蔗渣等廢棄物中提取纖維素的方 法，但因其存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、提純困難及制備纖維素產(chǎn)量低下等缺點(diǎn)，嚴(yán)重制約著這些廢棄物 中纖維素的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
[0004] 黃麻是一種資源豐富、價(jià)格低廉(約1500元/噸）的天然可再生纖維素纖維。與 棉、亞麻等常規(guī)紡織用植物纖維相比，黃麻纖維剛度大，手感粗硬，單纖維較短(僅幾毫米)， 抱合力和可紡性差，而且精細(xì)化難度較大，所以黃麻纖維主要用于制作低附加值的麻袋、麻 繩、包裝材料等產(chǎn)品。但黃麻纖維素含量(約58-65%)較植物秸桿、花生殼、甘蔗渣等廢棄物 高，是一種極具潛能的纖維素提取資源。
[0005] 目前，纖維素制取方法主要有化學(xué)法、物理法、生物法，或幾種方法聯(lián)合使用，但均 存在以下缺陷：如制取流程長(zhǎng)、烘干步驟多、能耗大，而且高濃度酸、堿在高溫條件下對(duì)纖維 素聚合度、結(jié)構(gòu)的影響較大，從而影響纖維素的應(yīng)用性能。
[0006]
【發(fā)明內(nèi)容】
： 本發(fā)明的目的在于提供一種黃麻纖維素的制備方法，本發(fā)明工藝流程短，烘干步驟少， 耗時(shí)耗能少，制取的纖維素中α -纖維素含量高，纖維素聚合度易控制，且纖維素結(jié)構(gòu)和性 能無(wú)顯著影響。
[0007] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是： 一種黃麻纖維素的制備方法，其特征在于，包括下列步驟： (1) 纖維預(yù)處理： 將黃麻纖維切割成10_40cm長(zhǎng)，并將其開松； (2) 堿處理： 將經(jīng)過(guò)預(yù)處理的黃麻纖維加入到堿處理液中，調(diào)整浴比為1 :10-20,以1-3°C /min升溫 至60-80°C，保溫60-120min，水洗，酸洗至中性，水洗，脫水； 所述的堿處理液，包括下述組成：5_20g/L的氫氧化鈉、4-8g/L的亞硫酸鈉、l-3g/L的 滲透劑JFC，余量為水； (3) 酸處理： 將經(jīng)過(guò)堿處理后的黃麻纖維加入酸處理液中，調(diào)整浴比為1 :10-20,以1-3°C /min升溫 至40-60°C，保溫30-90min，水洗，堿液中和，水洗，脫水； 所述的酸處理液為硫酸、鹽酸、硝酸、磷酸中的一種或幾種，用量為5-10g/L ; (4)超聲波協(xié)助生物酶處理： 調(diào)整浴比為1 :10-20,調(diào)節(jié)pH值為6-7,投入3-8g/L的生物酶，在超聲波作用下，于 50-60°C下處理60-90min，之后，將處理浴升溫至80-90°C處理10_20min，水洗，脫水，烘干； 所述生物酶為組分A與組分B按I :1-5的比例配置而成，組分A選自木質(zhì)素過(guò)氧化物 酶、錳過(guò)氧化物酶、漆酶中的一種或幾種，組分B為木聚糖酶； 所述超聲波頻率為53kHz，功率為100~180W。
[0008] 進(jìn)一步的設(shè)置在于： 步驟（1)中，所述黃麻纖維在切割前先經(jīng)過(guò)慪制、敲打。
[0009] 步驟（1)中，通過(guò)切割，將黃麻纖維分割為黃麻根部纖維、黃麻中部纖維、黃麻梢部 纖維，并分別進(jìn)行處理。
[0010] 所述的黃麻根部纖維，切割長(zhǎng)度為20~40cm，黃麻中部纖維，切割長(zhǎng)度為20~ 40cm，黃麻梢部纖維，切割長(zhǎng)度為20~30cm。
[0011] 步驟（4)的生物酶處理，采用醋酸鈉與醋酸組成的緩沖溶液調(diào)節(jié)pH值至6-7。
[0012] 本發(fā)明優(yōu)選的一種黃麻纖維素的制備方法，其特征在于：包括如下步驟： (1) 纖維預(yù)處理： 將經(jīng)過(guò)慪制、敲打過(guò)的梢部黃麻纖維切成20-40cm長(zhǎng)，然后進(jìn)行開松處理； (2) 堿處理： 將經(jīng)過(guò)預(yù)處理的黃麻纖維加入到堿處理液中，調(diào)整浴比為1 :15,以2°C /min升溫至 70°C,保溫90min,水洗,酸洗至中性,水洗,脫水； 所述的堿處理液，包括下述組成：8g/L的氫氧化鈉、4g/L的亞硫酸鈉、2g/L的滲透劑 JFC，余量為水； (3) 酸處理： 將經(jīng)過(guò)堿處理后的黃麻纖維加入硫酸中，調(diào)整浴比為1 :15,硫酸用量為6g/L，以2°C / min升溫至50°C,保溫45min,水洗,堿液中和,水洗,脫水； (4) 超聲波協(xié)同生物酶處理： 調(diào)節(jié)浴比為1 :1〇,并用醋酸鈉與醋酸組成的緩沖溶液調(diào)節(jié)pH值為6-7,投入4g/L的 生物酶，在超聲波作用下，于55°C下處理60min，之后，升溫至80°C處理15min，然后水洗，脫 水，烘干； 所述生物酶由組分A與組分B按質(zhì)量比為1 :3復(fù)配而成，所述組分A由木質(zhì)素過(guò)氧化 物酶與漆酶按質(zhì)量比1 :2配置而成，所述組分B為木聚糖酶； 所述的超聲波作用條件為：頻率為53kHz，功率為100W。
[0013] 本發(fā)明優(yōu)選的一種黃麻纖維素的制備方法，其特征在于：包括如下步驟： (1) 纖維預(yù)處理： 將經(jīng)過(guò)慪制、敲打過(guò)的中部黃麻纖維切成20-40cm長(zhǎng)，并將其開松； (2) 堿處理： 將經(jīng)過(guò)預(yù)處理的黃麻纖維加入到堿處理液中，調(diào)整浴比為1 :15,以2°C /min升溫至 80°C,保溫90min,水洗,酸洗至中性,水洗,脫水； 所述的堿處理液，包括下述組成：l〇g/L的氫氧化鈉、6g/L的亞硫酸鈉、2g/L的滲透劑 JFC，余量為水； (3)酸處理： 將經(jīng)過(guò)堿處理后的黃麻纖維加入硫酸中，調(diào)整浴比為1 :15,硫酸用量為6g/L，以2°C / min升溫至60°C,保溫60min,水洗,堿液中和,水洗,脫水； (4)超聲波協(xié)同生物酶處理： 調(diào)節(jié)浴比為1 :1〇,并用醋酸鈉與醋酸組成的緩沖溶液調(diào)節(jié)pH值為6-7,投入5g/L的 生物酶，在超聲波作用下，于55°C下處理75min，之后，升溫至80°C處理15min，然后水洗，脫 水，烘干； 所述生物酶由組分A與組分B按質(zhì)量比為1 :2復(fù)配而成，所述組分A由木質(zhì)素過(guò)氧化 物酶、錳過(guò)氧化物酶與漆酶按質(zhì)量比1 :1 :2配置而成，所述組分B為木聚糖酶； 所述的超聲波作用條件為：頻率為53kHz，功率為120W。
[0014] 本發(fā)明優(yōu)選的一種黃麻纖維素的制備方法，其特征在于：包括如下步驟： (1) 纖維預(yù)處理 將經(jīng)過(guò)慪制、敲打過(guò)的根部黃麻纖維切成20-30cm長(zhǎng)，并將其開松； (2) 堿處理： 將經(jīng)過(guò)預(yù)處理的黃麻纖維加入到堿處理液中，調(diào)整浴比為1 :20,以I. 5°C /min升溫至 80°C,保溫120min,水洗,酸洗至中性,水洗,脫水； 所述的堿處理液，包括下述組成：20g/L的氫氧化鈉、8g/L的亞硫酸鈉、3g/L的滲透劑 JFC，余量為水； (3) 酸處理： 將經(jīng)過(guò)堿處理后的黃麻纖維加入硫酸中，調(diào)整浴比為1 :20,硫酸用量為8g/L，以 I. 5°C /min升溫至60°C，保溫90min，水洗，堿液中和，水洗，脫水； (4) 超聲波協(xié)同生物酶處理： 調(diào)節(jié)浴比為1 :1〇,并用醋酸鈉與醋酸組成的緩沖溶液調(diào)節(jié)pH值為6-7,投入8g/L的生 物酶，在超聲波作用下，于55°C下處理90min，之后，升溫至80°C處理15min，水洗，脫水，烘 干； 所述生物酶由組分A與組分B按質(zhì)量比為1 :2復(fù)配而成，所述組分A由木質(zhì)素過(guò)氧化 物酶與漆酶按質(zhì)量比1 :1配置而成，所述組分B為木聚糖酶； 所述的超聲波作用條件為：頻率為53kHz，功率為150W。
[0015] 本發(fā)明的有益效果是： 通過(guò)使用本發(fā)明得到的一種黃麻纖維素的制備方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下突出 優(yōu)點(diǎn)和積極效果： (1) 本發(fā)明工藝流程短，工藝參數(shù)穩(wěn)定易控制，耗時(shí)少； (2) 本發(fā)明烘干步驟少，能耗低，所有過(guò)程均在常壓下操作； (3) 黃麻纖維經(jīng)該方法處理后，雜質(zhì)去除率高，尤其木質(zhì)素和半纖維素去除效果好； (4) 本發(fā)明制取的纖維素中α -纖維素含量高，纖維素結(jié)構(gòu)與性能無(wú)損傷； (5) 本發(fā)明所用化學(xué)助劑均為環(huán)保性助劑，且化學(xué)助劑用量少； (6) 采用超聲波+生物酶聯(lián)合處理工藝，純化效果好，制取的α -纖維素含量高。
[0016] 以下結(jié)合【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0017] 具體實(shí)施方法： 實(shí)施例1 : 本實(shí)施例的一種黃麻纖維素的制備方法，包括如下步驟： (1)纖維預(yù)處理：將黃麻纖維切成20-40cm長(zhǎng)，并進(jìn)行開松處理。
[0018] 本實(shí)施例中黃麻纖維選擇黃麻纖維的梢部，在切割前先進(jìn)行慪制、敲打，然后將黃 麻纖維切成20-40cm長(zhǎng)，并將其開松。
[0019] 慪制、敲打：黃麻纖維是從麻桿上剝下來(lái)的韌皮，經(jīng)過(guò)慪制和敲打后形成束狀纖 維，其長(zhǎng)度可達(dá)IOOcm以上。
[0020] 切割：通過(guò)切割，一方面將黃麻的根部、中部和梢部三個(gè)部位分開（因?yàn)楦?、稍?中三個(gè)部位所含雜質(zhì)因生長(zhǎng)時(shí)間不同而不同，所以三個(gè)部位分開處理可以提高處理的均勻 度，并且可節(jié)省成本），另一方面將黃麻纖維切成20-40cm長(zhǎng)，有利于后續(xù)的開松和堿處理 等。
[0021] 開松：在慪制、敲打、運(yùn)輸過(guò)程中會(huì)夾雜石子、麻桿、慪制不均勻?qū)е碌膲K狀韌皮， 開松過(guò)程中是為了去除這些雜物，同時(shí)使黃麻纖維更蓬松、均勻。
[0022] (2)堿處理： 將經(jīng)過(guò)預(yù)處理的黃麻纖維加入到堿處理液中，調(diào)整浴比為1 :15,以2°C /min升溫至 70 °C,保溫90min,水洗,酸洗至中性,水洗,脫水。
[0023] 所述的堿處理液，包括下述組成：8g/L的氫氧化鈉、4g/L的亞硫酸鈉、2g/L的滲透 劑JFC，余量為水。
[0024] (3)酸處理： 將經(jīng)過(guò)堿處理后的黃麻纖維加入硫酸中，調(diào)整浴比為1 :15,硫酸用量為6g/L，以2°C / min升溫至50°C,保溫45min,水洗,堿液中和,水洗,脫水。
[0025] (4)超聲波協(xié)同生物酶處理： 調(diào)節(jié)浴比為1 :1〇,并用醋酸鈉與醋酸組成的緩沖溶液調(diào)節(jié)pH值為6-7,投入4g/L的 生物酶，在超聲波作用下，于55°C下處理60min，之后，升溫至80°C處理15min，然后水洗，脫 水，烘干。
[0026] 所述生物酶由組分A與組分B按質(zhì)量比為1 :3復(fù)配而成，所述組分A由木質(zhì)素過(guò) 氧化物酶與漆酶按質(zhì)量比1 :2配置而成，所述組分B為木聚糖酶。
[0027] 所述的超聲波作用條件為：頻率為53kHz，功率為100W。
[0028] 實(shí)施例2 : 本實(shí)施例的一種黃麻纖維素的制備方法，包括如下步驟： (1)纖維預(yù)處理 將經(jīng)過(guò)慪制、敲打過(guò)的中部黃麻纖維切成20-40cm長(zhǎng)，并將其開松。
[0029] (2)堿處理： 將經(jīng)過(guò)預(yù)處理的黃麻纖維加入到堿處理液中，調(diào)整浴比為1 :15,以2°C /min升溫至 80 °C,保溫90min,水洗,酸洗至中性,水洗,脫水。
[0030] 所述的堿處理液，包括下述組成：l〇g/L的氫氧化鈉、6g/L的亞硫酸鈉、2g/L的滲 透劑JFC，余量為水。
[0031] (3)酸處理： 將經(jīng)過(guò)堿處理后的黃麻纖維加入硫酸中，調(diào)整浴比為1 :15,硫酸用量為6g/L，以2°C / min升溫至60°C，保溫60min，水洗，堿液中和