專利名稱：一種納米級加拿大一支黃花微晶纖維素的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微晶纖維素的制備領(lǐng)域，特別涉及一種納米級加拿大一支黃花微晶纖維素的制備方法。
背景技術(shù)：
生產(chǎn)的微晶纖維素種類繁多，性質(zhì)不一，所采用的工藝條件和設(shè)備選型也不盡相同。但是，其主要制造原理和基本工藝路線還是一致的，即采用酸水解、洗滌、干燥、粉碎等化工過程制造微晶纖維素。目前工業(yè)化生產(chǎn)的方法主要有化學(xué)法、機(jī)械法，此外還有微生物發(fā)酵法即酶解法正在研制發(fā)展過程中。這些生產(chǎn)工藝具有很大的缺點(diǎn)利用棉和木材為原料，導(dǎo)致資源缺失；同時(shí)制備微晶纖維素時(shí)產(chǎn)品單一，成本高，為不斷改善微晶纖維素的性能，降低生產(chǎn)成本，迎合環(huán)境友好型的理念，人們在不斷探索通過更廉價(jià)的原料和更環(huán)保的方法來制備微晶纖維素。加拿大一枝黃花(Solidago decurrens)多年生草本,莖直立,通常細(xì)弱，單生或少數(shù)簇生，不分枝或中部以上有分枝；喜生長于涼爽濕潤的氣候，耐寒，宜栽種于肥沃疏松富含腐殖質(zhì)排水良好的砂質(zhì)土壤中。原產(chǎn)于北美的菊科多年生草本植物，江蘇、浙江、安徽、江西、四川、貴州、湖南、湖北、廣東、廣西、云南及陜西南部、臺(tái)灣等地廣為分布，現(xiàn)成為威脅極大地外來入侵物種之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種納米級加拿大一支黃花微晶纖維素的制備方法，該制備方法簡單，資源回收利用率高，污染小，同時(shí)也是治理加拿大一枝黃花的有效手段，可以解決實(shí)際的生態(tài)環(huán)境問題。本發(fā)明的一種納米級加拿大一支黃花微晶纖維素的制備方法，包括(I)將加拿大一枝黃花的莖桿粉碎后，置于反應(yīng)容器中，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為88%的甲酸和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為36-38%的鹽酸，攪拌，在85°C下反應(yīng)2. 5h ;然后抽濾，得固體；(2)在上述固體中加入適量氫氧化鈉溶液，得懸浮液，所述懸浮液的pH值為 10-12，然后加入過氧化氫溶液，在80°C反應(yīng)Ih ;反應(yīng)結(jié)束后將得到的漿料抽濾，并用蒸餾水洗滌至中性，將得到的固體烘干，得到α -纖維素；(3)取上述α-纖維素于反應(yīng)容器中，加入質(zhì)量濃度為10%的硫酸，在100°C攪拌反應(yīng)120min，冷卻后抽濾，最后將得到的固體洗滌、干燥、研磨，即得微晶纖維素。步驟(I)中所述的加拿大一枝黃花的莖桿、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為88%的甲酸和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 36-38%的鹽酸的 5g 60mL I. 5mL。步驟(I)中所述的攪拌的轉(zhuǎn)速為300r/min。步驟(I)中所述的反應(yīng)為在85°C反應(yīng)2. 5h。步驟(I)中所述的抽濾過程中用88%的甲酸洗滌后再抽濾，收集的濾液進(jìn)行減壓蒸餾回收甲酸和鹽酸混合液(可重復(fù)使用)，其用量與加拿大一枝黃花的莖桿的比例為約 30_50mL : 5g。步驟(2)中所述的氫氧化鈉溶液的質(zhì)量濃度為17. 5%。步驟(2)中所述的過氧化氫溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9%，其用量與加拿大一枝黃花的莖桿的比例為IOOmL 5g。步驟⑶中所述的攪拌的轉(zhuǎn)速為3r/min。步驟(3)中所述的α -纖維素與質(zhì)量濃度為10%的硫酸或質(zhì)量濃度為6%的鹽酸的比例為3-4g 100mL。有益效果(I)本發(fā)明采用甲酸/鹽酸預(yù)處理工藝，先提取α-纖維素，再制備微晶纖維素，整個(gè)工藝符合生物煉制觀念，甲酸/鹽酸可以回收再利用，并且可以得到有用的副產(chǎn)物，如木質(zhì)素和糖溶液，漂白時(shí)使用的是雙氧水，因此，整個(gè)過程對環(huán)境無污染；(2)采用拿大一枝黃花這樣的生物入侵植物作為原料，既可以產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也是治理加拿大一枝黃花的有效手段，可以解決實(shí)際的生態(tài)環(huán)境問題。


圖I是本發(fā)明制備微晶纖維素的工藝流程圖；圖2是85°C下，反應(yīng)時(shí)間對剩余固體和木質(zhì)素質(zhì)量的影響曲線。圖3是反應(yīng)時(shí)間為2. 5小時(shí)，反應(yīng)溫度對剩余固體和木質(zhì)素質(zhì)量的影響曲線。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。實(shí)施例I(I)稱取5g加拿大一枝黃花莖桿于250ml錐形瓶中，加入60mL 88%的甲酸和
1.5mL 37%的鹽酸,放在磁力攪拌加熱器中，通過磁力轉(zhuǎn)子持續(xù)攪拌，轉(zhuǎn)速為400r/min, 在 85 °C 下分別反應(yīng) 15min,30min, I. 5h，2h，2. 5h，3h，4h，6h，在 75，80，85，90，95 °C 下反應(yīng)
2.5h ；(2)將反應(yīng)漿液取出抽濾，得到的固體用約40mL 88%的甲酸洗滌后再抽濾，收集的濾液進(jìn)行減壓蒸餾回收甲酸和鹽酸混合液(可重復(fù)使用)；(3)減壓蒸餾之后的溶液加水溶解半纖維素的水解糖，水不溶性木質(zhì)素經(jīng)離心機(jī)回收，干燥后定量，抽濾得到的剩余固體用蒸餾水洗至中性，干燥后定量；通過上述分組實(shí)驗(yàn)，分別得到反應(yīng)時(shí)間與反應(yīng)溫度對各組分的影響，如圖2和圖3 所示，可知，在85°C和2. 5小時(shí)，為最佳的反應(yīng)溫度和時(shí)間，在此反應(yīng)條件下，木質(zhì)素和半纖維素的去除率達(dá)到最聞;(4)步驟⑵得到的剩余固體，加入適量的17. 5%氫氧化鈉溶液大概將pH值調(diào)節(jié)到11，再加入IOOmL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9%的過氧化氫溶液，在80°C，反應(yīng)Ih ；
(5)反應(yīng)結(jié)束后將得到的漿料抽濾，并用蒸餾水洗滌至中性，將得到的固體烘干便得到α-纖維素，烘干后稱量；(6)取5克上述制得的α -纖維素樣品于250ml的錐形瓶中，加入IOOml 10%的硫酸，放入恒溫磁力攪器，在100°C反應(yīng)120分鐘，通過磁力轉(zhuǎn)子持續(xù)攪拌，轉(zhuǎn)速為300r/min ；(7)反應(yīng)混合物冷卻到室溫后進(jìn)行抽濾，得到的白色殘留物用蒸餾水反復(fù)洗滌至中性；然后將殘留物在真空干燥箱中烘干至恒重并磨成細(xì)粉，即為微晶纖維素產(chǎn)品。實(shí)施例2(I)將6g加拿大一枝黃花的莖桿粉碎后，置于反應(yīng)容器中，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為88% 的甲酸60mL和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為36-38%的鹽酸I. 5mL，攪拌，在85°C下反應(yīng)2. 5h ;然后抽濾，得固體；(2)在上述固體中加入質(zhì)量濃度為17. 5%的氫氧化鈉溶液，使得所述懸浮液的pH 值為11，然后加入過氧化氫溶液，在80°c反應(yīng)Ih ;反應(yīng)結(jié)束后將得到的衆(zhòng)料抽濾,并用蒸懼水洗滌至中性，將得到的固體烘干，得到α-纖維素；(3)取上述α-纖維素5g于反應(yīng)容器中，加入IOOmL質(zhì)量濃度為6%的鹽酸，在 100°c攪拌反應(yīng)60min，冷卻后抽濾，最后將得到的固體洗滌、干燥、研磨，即得微晶纖維素產(chǎn)
品O
權(quán)利要求
1.一種納米級加拿大一支黃花微晶纖維素的制備方法，包括(1)將加拿大一枝黃花的莖桿粉碎后，置于反應(yīng)容器中，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為88%的甲酸和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為36-38%的鹽酸，攪拌，在75-95°C下反應(yīng)15min_6h ;然后抽濾，得固體；(2)在上述固體中加入適量氫氧化鈉溶液，得懸浮液，所述懸浮液的pH值為10-12，然后加入過氧化氫溶液，在80°C反應(yīng)Ih ;反應(yīng)結(jié)束后將得到的漿料抽濾，并用蒸餾水洗滌至中性，將得到的固體烘干，得到α -纖維素；(3)取上述α-纖維素于反應(yīng)容器中，加入質(zhì)量濃度為10%的硫酸，在100°C攪拌反應(yīng) 120min，冷卻后抽濾，最后將得到的固體洗滌、干燥、研磨，即得。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種納米級加拿大一支黃花微晶纖維素的制備方法，其特征在于步驟(I)中所述的加拿大一枝黃花的莖桿、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為88%的甲酸和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 36-38%的鹽酸的比值為5g 60mL I. 5mL。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種納米級加拿大一支黃花微晶纖維素的制備方法，其特征在于步驟(I)中所述的攪拌的轉(zhuǎn)速為300r/min。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種納米級加拿大一支黃花微晶纖維素的制備方法，其特征在于步驟(I)中所述的反應(yīng)為在85°C反應(yīng)2. 5h。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種納米級加拿大一支黃花微晶纖維素的制備方法，其特征在于步驟(I)中所述的抽濾過程中用88%的甲酸洗滌后再抽濾，其用量與加拿大一枝黃花的莖桿的比例為60mL 5g。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種納米級加拿大一支黃花微晶纖維素的制備方法，其特征在于步驟(2)中所述的氫氧化鈉溶液的質(zhì)量濃度為17. 5%。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種納米級加拿大一支黃花微晶纖維素的制備方法，其特征在于步驟(2)中所述的過氧化氫溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9%，其用量與加拿大一枝黃花的莖桿的比例為IOOmL 5g。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種納米級加拿大一支黃花微晶纖維素的制備方法，其特征在于步驟(3)中所述的攪拌的轉(zhuǎn)速為300r/min。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種納米級加拿大一支黃花微晶纖維素的制備方法，其特征在于步驟(3)中所述的α-纖維素與質(zhì)量濃度為10%的硫酸或質(zhì)量濃度為6%鹽酸的比例為 5g 100mL。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種納米級加拿大一支黃花微晶纖維素的制備方法，包括(1)將加拿大一枝黃花的莖稈粉碎后，置于反應(yīng)容器中，加入甲酸和鹽酸，攪拌，在85℃下反應(yīng)；然后抽濾，得固體；(2)在上述固體中加入適量氫氧化鈉溶液，然后加入過氧化氫溶液，反應(yīng)結(jié)束后將得到的漿料抽濾，并用蒸餾水洗滌至中性，將得到的固體烘干，得到α-纖維素；(3)取上述α-纖維素于反應(yīng)容器中，加入硫酸，在100℃攪拌反應(yīng)，冷卻后抽濾，最后將得到的固體洗滌、干燥、研磨，即得。本發(fā)明的制備方法簡單，資源回收利用率高，污染小，同時(shí)也是治理加拿大一枝黃花的有效手段，可以解決實(shí)際的生態(tài)環(huán)境問題。
文檔編號D21C5/00GK102585017SQ20121008512
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月27日
發(fā)明者楊再福, 薛金蓮 申請人:東華大學(xué)