一種以玉米棒芯為原料制備生物質(zhì)氣凝膠的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及生物質(zhì)氣凝膠制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種以玉米棒芯為原料制備生物質(zhì)氣凝膠的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展和農(nóng)民生活水平不斷的提高，農(nóng)村不需要這些農(nóng)作物秸桿作為炊事的主要燃料。玉米棒芯在農(nóng)村非常常見，玉米棒芯由玉米棒脫去玉米籽粒獲得的穗軸，占玉米棒總重量的20-30%。玉米棒芯的組織機(jī)構(gòu)從外到內(nèi)分為三部分，分別是玉米棒芯表層部分，呈毛糙狀，稱之為麩糠層；玉米棒芯中間層部位，質(zhì)硬而有彈性，稱之為木質(zhì)層，占玉米棒芯總質(zhì)量的60% ;玉米棒芯最里層的軟質(zhì)部分，柔軟而潔白，稱之為海綿絮層；夏秋季節(jié)，農(nóng)民為搶收搶種，則把這些剩余秸桿大部分在田間直接焚燒掉，大量剩余秸桿在露天焚燒不但造成極大的資源浪費(fèi)，而且?guī)砹藝?yán)重的大氣污染。
[0003]氣凝膠是一種多孔性材料，具有密度低、孔隙率高、比表面積大、孔隙尺寸小等特點(diǎn)。由于氣凝膠材料的優(yōu)良性能，氣凝膠材料已在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥等領(lǐng)域得到了重要的應(yīng)用。目前，制備生物質(zhì)氣凝膠的方法為LiCl/DMSO溶劑法，但是該方法所用溶劑有一定毒性和揮發(fā)性，是非綠色環(huán)保型溶劑，生物質(zhì)氣凝膠的制備過程中易造成環(huán)境污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供了一種制備工序簡單、設(shè)備要求簡單、所用溶劑綠色環(huán)保、溶劑可回收循環(huán)使用、制備成本低的制備生物質(zhì)氣凝膠的方法。
[0005]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題的不足，所采用的技術(shù)方案是:一種以玉米棒芯為原料制備生物質(zhì)氣凝膠的方法，包括以下步驟:
(1)、取玉米棒芯在80-100°C溫度下干燥，然后粉碎過40目篩，得到玉米棒芯粉末，備用；
(2)、取步驟(I)的玉米棒芯粉末溶于N-丁基吡啶甲氧基乙酸鹽和N-甲基咪唑的混合溶液中，得到玉米棒芯溶液；
(3)、將玉米棒芯溶液轉(zhuǎn)移至模具中，置于-20°C到-100°C溫度下冷凍12-48h，然后向冷凍成型的玉米棒芯凝膠中加水，洗掉玉米棒芯凝膠中的溶劑，得到玉米棒芯水凝膠；
(4)、將步驟(3)的玉米棒芯水凝膠置于-10到_60°C溫度下冷凍6-24h，然后再轉(zhuǎn)移至冷凍干燥機(jī)中進(jìn)行冷凍干燥，干燥后得到海綿狀、輕質(zhì)多孔的生物質(zhì)氣凝膠。
[0006]作為本發(fā)明一種以玉米棒芯為原料制備生物質(zhì)氣凝膠的方法的進(jìn)一步優(yōu)化:所述N- 丁基吡啶甲氧基乙酸鹽和N-甲基咪唑混合溶液中N- 丁基吡啶甲氧基乙酸鹽的含量為I5-50%ο
[0007]作為本發(fā)明一種以玉米棒芯為原料制備生物質(zhì)氣凝膠的方法的進(jìn)一步優(yōu)化:所述步驟(2)中，玉米棒芯粉末溶于N- 丁基吡啶甲氧基乙酸鹽和N-甲基咪唑的混合溶液的溶解溫度控制在25-60 °C。
[0008]作為本發(fā)明一種以玉米棒芯為原料制備生物質(zhì)氣凝膠的方法的進(jìn)一步優(yōu)化:所述步驟(2)中得到的玉米棒芯溶液中玉米棒芯的濃度為1_4%。
[0009]有益效果
本發(fā)明以農(nóng)作物廢棄物玉米棒芯為原料制備生物質(zhì)凝膠，實(shí)現(xiàn)了廢物再利用，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，制備過程中使用到的溶劑為N- 丁基吡啶甲氧基乙酸鹽和N-甲基咪唑的混合溶液，該溶劑溶解能力強(qiáng)、溶解溫度低、并且無腐蝕性，因而，氣凝膠的整個制備過程工序簡單，不需要使用耐腐蝕設(shè)備，制備成本較低，投資成本較低，實(shí)用性強(qiáng)，易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化推廣。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制得的生物質(zhì)氣凝膠樣品的截面在掃描電鏡下圖像；
圖2為本發(fā)明實(shí)施例2制得的生物質(zhì)氣凝膠樣品的截面在掃描電鏡下圖像。
【具體實(shí)施方式】
[0011]實(shí)施例1
一種以玉米棒芯為原料制備生物質(zhì)氣凝膠的方法，包括以下步驟:
(1)、取玉米棒芯在80°C溫度下干燥，然后粉碎過40目篩，得到玉米棒芯粉末，備用；
(2)、取步驟(I)的玉米棒芯粉末溶于N-丁基吡啶甲氧基乙酸鹽和N-甲基咪唑的混合溶液中，得到玉米棒芯溶液(玉米棒芯的濃度為1%);
其中，N- 丁基吡啶甲氧基乙酸鹽和N-甲基咪唑混合溶液中N- 丁基吡啶甲氧基乙酸鹽的含量為15% ;
其中，玉米棒芯粉末溶于N- 丁基吡啶甲氧基乙酸鹽和N-甲基咪唑的混合溶液的溶解溫度控制在25 °C ；
(3)、將玉米棒芯溶液轉(zhuǎn)移至模具中，置于_20°C溫度下，密封，冷凍48h，然后向冷凍成型的玉米棒芯凝膠中加水，洗掉玉米棒芯凝膠中的溶劑，得到玉米棒芯水凝膠；
(4)、將步驟(3)的玉米棒芯水凝膠置于-10°C溫度下，密封，冷凍24h，然后再轉(zhuǎn)移至冷凍干燥機(jī)中進(jìn)行冷凍干燥，干燥后得到海綿狀、輕質(zhì)多孔的生物質(zhì)氣凝膠。
[0012]實(shí)施例2
一種以玉米棒芯為原料制備生物質(zhì)氣凝膠的方法，包括以下步驟:
(1)、取玉米棒芯在100°c溫度下干燥，然后粉碎過40目篩，得到玉米棒芯粉末，備用；
(2)、取步驟(I)的玉米棒芯粉末溶于N-丁基吡啶甲氧基乙酸鹽和N-甲基咪唑的混合溶液中，得到玉米棒芯溶液(玉米棒芯的濃度為4%);
其中，N- 丁基吡啶甲氧基乙酸鹽和N-甲基咪唑混合溶液中N- 丁基吡啶甲氧基乙酸鹽的含量為50% ;
其中，玉米棒芯粉末溶于N- 丁基吡啶甲氧基乙酸鹽和N-甲基咪唑的混合溶液的溶解溫度控制在60°C ；
(3)、將玉米棒芯溶液轉(zhuǎn)移至模具中，置于-100°C溫度下，密封，冷凍12h，然后向冷凍成型的玉米棒芯凝膠中加水，洗掉玉米棒芯凝膠中的溶劑，得到玉米棒芯水凝膠；
(4)、將步驟(3)的玉米棒芯水凝膠置于_60°C溫度下，密封，冷凍6h，然后再轉(zhuǎn)移至冷凍干燥機(jī)中進(jìn)行冷凍干燥，干燥后得到海綿狀、輕質(zhì)多孔的生物質(zhì)氣凝膠。
[0013] 實(shí)施例3
一種以玉米棒芯為原料制備生物質(zhì)氣凝膠的方法，包括以下步驟:
(1)、取玉米棒芯在90°C溫度下干燥，然后粉碎過40目篩，得到玉米棒芯粉末，備用；
(2)、取步驟(I)的玉米棒芯粉末溶于N-丁基吡啶甲氧基乙酸鹽和N-甲基咪唑的混合溶液中，得到玉米棒芯溶液(玉米棒芯的濃度為2%);
其中，N- 丁基吡啶甲氧基乙酸鹽和N-甲基咪唑混合溶液中N- 丁基吡啶甲氧基乙酸鹽的含量為30% ;
其中，玉米棒芯粉末溶于N- 丁基吡啶甲氧基乙酸鹽和N-甲基咪唑的混合溶液的溶解溫度控制在40°C ；
(3)、將玉米棒芯溶液轉(zhuǎn)移至模具中，置于_60°C溫度下，密封，冷凍24h，然后向冷凍成型的玉米棒芯凝膠中加水，洗掉玉米棒芯凝膠中的溶劑，得到玉米棒芯水凝膠；
(4)、將步驟(3)的玉米棒芯水凝膠置于_40°C溫度下，密封，冷凍12h，然后再轉(zhuǎn)移至冷凍干燥機(jī)中進(jìn)行冷凍干燥，干燥后得到海綿狀、輕質(zhì)多孔的生物質(zhì)氣凝膠。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種以玉米棒芯為原料制備生物質(zhì)氣凝膠的方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)、取玉米棒芯在80-100°C溫度下干燥，然后粉碎過40目篩，得到玉米棒芯粉末，備用； (2)、取步驟(I)的玉米棒芯粉末溶于N-丁基吡啶甲氧基乙酸鹽和N-甲基咪唑的混合溶液中，得到玉米棒芯溶液； (3)、將玉米棒芯溶液轉(zhuǎn)移至模具中，置于-20°C到-100°C溫度下冷凍12-48h，然后向冷凍成型的玉米棒芯凝膠中加水，洗掉玉米棒芯凝膠中的溶劑，得到玉米棒芯水凝膠； (4)、將步驟(3)的玉米棒芯水凝膠置于-10到_60°C溫度下冷凍6-24h，然后再轉(zhuǎn)移至冷凍干燥機(jī)中進(jìn)行冷凍干燥，干燥后得到海綿狀、輕質(zhì)多孔的生物質(zhì)氣凝膠。2.如權(quán)利要求1所述一種以玉米棒芯為原料制備生物質(zhì)氣凝膠的方法，其特征在于:所述N- 丁基吡啶甲氧基乙酸鹽和N-甲基咪唑混合溶液中N- 丁基吡啶甲氧基乙酸鹽的含量為 15-50%。3.如權(quán)利要求1所述一種以玉米棒芯為原料制備生物質(zhì)氣凝膠的方法，其特征在于:所述步驟(2)中，玉米棒芯粉末溶于N- 丁基吡啶甲氧基乙酸鹽和N-甲基咪唑的混合溶液的溶解溫度控制在25-60°C。4.如權(quán)利要求1所述一種以玉米棒芯為原料制備生物質(zhì)氣凝膠的方法，其特征在于:所述步驟(2)中得到的玉米棒芯溶液中玉米棒芯的濃度為1_4%。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種以玉米棒芯為原料制備生物質(zhì)氣凝膠的方法，包括以下步驟：（1）、取玉米棒芯干燥后粉碎，得到玉米棒芯粉末；（2）、取玉米棒芯粉末溶于N-丁基吡啶甲氧基乙酸鹽和N-甲基咪唑的混合溶液中，得到玉米棒芯溶液；（3）、將玉米棒芯溶液轉(zhuǎn)移至模具中，置于-20℃到-100℃溫度下冷凍12-48h，得到玉米棒芯水凝膠；（4）、將步驟（3）的玉米棒芯水凝膠置于-10到-60℃溫度下冷凍6-24h，然后再轉(zhuǎn)移至冷凍干燥機(jī)中進(jìn)行冷凍干燥，得到生物質(zhì)氣凝膠。本發(fā)明以農(nóng)作物廢棄物玉米棒芯為原料制備生物質(zhì)凝膠，實(shí)現(xiàn)了廢物再利用，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，工序簡單，不需要使用耐腐蝕設(shè)備，制備成本較低，投資成本較低，實(shí)用性強(qiáng)，易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化推廣。
【IPC分類】C08J9/28, C08L97/02, C08J3/075
【公開號】CN105061800
【申請?zhí)枴緾N201510537955
【發(fā)明人】許愛榮, 王鍵吉, 劉軍娜, 馬軍營
【申請人】河南科技大學(xué)
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年8月28日