一種利用小麥秸稈制備植物纖維的方法
【專利摘要】一種利用小麥秸稈優(yōu)化制備植物纖維的方法，以農(nóng)副產(chǎn)物小麥秸稈為原料，秸稈、15％硫酸、氫氧化鉀、28％氨水的質(zhì)量比為1：15.40：1．83～2.02：0.45，經(jīng)過酸解、堿解、固液分離制得植物纖維。本發(fā)明利用小麥秸稈優(yōu)化制備植物纖維的特點(diǎn)在于所設(shè)計(jì)的工藝路線將傳統(tǒng)的機(jī)械和化學(xué)方法進(jìn)行了有效的結(jié)合，并進(jìn)行了硫酸的酸解反應(yīng)；使得秸稈粉末的反應(yīng)性增強(qiáng)、堿解反應(yīng)更容易進(jìn)行，堿液的用量減少，有利于廢水的處理。同時(shí)，以氫氧化鉀和氨水為堿解液，使得所產(chǎn)生的廢水中主要含有有機(jī)質(zhì)，鉀、氮、硫等元素；這些都是植物所需的營養(yǎng)物質(zhì)，經(jīng)處理后可用于農(nóng)業(yè)灌溉，特別是沙漠土壤；這樣即可以增加土壤的營養(yǎng)物質(zhì)，又可以有效地解決所產(chǎn)生的廢水的污染問題。
【專利說明】一種利用小麥秸稈制備植物纖維的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于天然物提取領(lǐng)域，即天然纖維素類物質(zhì)制備領(lǐng)域，具體涉及一種利用小麥秸桿制備植物纖維的方法。
技術(shù)背景
[0002]小麥秸桿是天然的可再生資源，其主要成分是半纖維素、纖維素和木質(zhì)素。農(nóng)民常將其視為廢料，甚至就地焚燒，不僅造成了環(huán)境的污染，還造成了資源浪費(fèi)。我國植物纖維的制備主要依賴于木材，而我國是一個(gè)木材資源匱乏的國家，現(xiàn)有的木材很難滿足紙漿業(yè)(紙漿的主要成分為植物纖維)及其他植物纖維利用業(yè)的快速發(fā)展。而專統(tǒng)制漿工藝會(huì)使纖維素分子發(fā)生降解，使其纖維素的聚合度或分子量降低，不利于深加工利用。改進(jìn)小麥秸桿制漿工藝，提高產(chǎn)品品質(zhì)，對于制漿企業(yè)和植物纖維深加工企業(yè)的發(fā)展都有著非常重要的意義。另外，我國土地的沙化問題日益嚴(yán)峻，沙塵暴已經(jīng)成了環(huán)境難以避開的惡敵；以小麥秸桿為原料，制得滿足要求且廉價(jià)的植物纖維，經(jīng)化學(xué)深加工后可用于固沙，這對于沙漠治理有著不可替代的戰(zhàn)略意義。紙漿的制漿原則是將植物原料分離為單根纖維形態(tài)，并使之達(dá)到符合使用要求的潔凈程度。通常的制漿工藝有機(jī)械磨解法、化學(xué)處理法和化學(xué)機(jī)械法等三種方法，目前大多企業(yè)采用的是以氫氧化鈉為主的直接堿煮的化學(xué)處理法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種利用小麥秸桿優(yōu)化制備植物纖維的方法，即可再生資源小麥秸桿的再利用；為了實(shí)現(xiàn)這一目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:
一種利用小麥秸桿制備植物纖維的方法，其特征在于，包括機(jī)械粉碎、酸解、堿解和固液分離四個(gè)處理步驟:
(I)機(jī)械粉碎
將小麥秸桿分撿以除去雜質(zhì)，然后用TYSP-500A型多功能粉碎機(jī)粉碎，得到80?150目的秸桿粉末原料。
[0004]( 2 )酸解反應(yīng)
在室溫下，首先將秸桿粉末加入到三口燒瓶中，按秸桿粉末與質(zhì)量濃度15%硫酸為1:
15.40的質(zhì)量比加入15%硫酸，攪拌5 min使粉末原料和酸液混合均勻，升溫到100°C、劇烈攪拌下使其酸解反應(yīng)90min，得到酸處理物料。
[0005]( 3 )堿解反應(yīng)
向酸處理物料中加入秸桿粉末與氫氧化鉀質(zhì)量比為1:1.83?2.02的氫氧化鉀，加入秸桿粉末與質(zhì)量濃度28%氨水質(zhì)量比為1:0.45的氨水，攪拌5 min使其混合均勻，在100°C下繼續(xù)攪拌堿解反應(yīng)90min，其間連接尾氣吸收裝置以吸收放出的氨氣，得到堿處理物料。
[0006]( 4 )固液分離
將堿處理物料冷卻后倒入燒杯中，再攪拌冷卻至室溫，過濾，然后按秸桿粉末與水質(zhì)量比為1:2.00洗滌3次得到固體產(chǎn)品。[0007]本發(fā)明的特點(diǎn)之一是所設(shè)計(jì)的工藝路線將傳統(tǒng)的機(jī)械和化學(xué)方法進(jìn)行了有效的結(jié)合。機(jī)械方法使得堿解反應(yīng)更容易進(jìn)行，可以減少堿液的用量；同時(shí)又增加了酸解反應(yīng)，可進(jìn)一步激活秸桿粉末的反應(yīng)性，減少堿液的用量；這些工藝改進(jìn)都減少了堿液的消耗量，即節(jié)省了原料、降低了成本，又減少了廢水的產(chǎn)生量，符合節(jié)能減排的基本要求；而且還提高了產(chǎn)品質(zhì)量，擴(kuò)大了其應(yīng)用范圍。
[0008]本發(fā)明的另一特點(diǎn)是堿解反應(yīng)以氫氧化鉀和氨水為堿解液，酸解反應(yīng)以硫酸為酸解液，所產(chǎn)生的廢水主要含有有機(jī)質(zhì)，鉀、氮、硫等元素；這些都是植物所需的營養(yǎng)物質(zhì)，經(jīng)處理后可用于農(nóng)業(yè)灌溉，特別是沙漠土壤；這樣即可以增加土壤的營養(yǎng)物質(zhì)，又可以有效地解決所產(chǎn)生的廢水的污染問題。
【具體實(shí)施方式】
[0009]下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明:
實(shí)施例1:
將小麥秸桿分撿以除去雜質(zhì)，粉碎后得到80目的秸桿粉末原料；向三口燒瓶中加入5.0Og秸桿粉末，加入77.0Og 15%硫酸，攪拌5 min使粉末原料和酸液混合均勻，升溫到100°C、劇烈攪拌下使其酸解反應(yīng)90min ;再加入9.16g氫氧化鉀和2.25g質(zhì)量濃度28%的氨水，攪拌5 min使其混合均勻，在100°C下繼續(xù)攪拌堿解反應(yīng)90min，其間連接尾氣吸收裝置以吸收放出的氨氣；然后將物料冷卻到50°C后倒入燒杯中，再攪拌冷卻至室溫，過濾，每次用IOg水洗滌3次得到固體產(chǎn)品。
[0010]按照α-纖維素分析方法測得的結(jié)果為:α-纖維素含量42.43%。
[0011]實(shí)施例2:
將小麥秸桿分撿以除去雜質(zhì)，粉碎后得到100目的秸桿粉末原料；向三口燒瓶中加入5.0Og秸桿粉末，加入77.0Og 15%硫酸，攪拌5 min使粉末原料和酸液混合均勻，升溫到100°C、劇烈攪拌下使其酸解反應(yīng)90min ;再加入10.08g氫氧化鉀和2.25g質(zhì)量濃度28%的氨水，攪拌5 min使其混合均勻，在100°C下繼續(xù)攪拌堿解反應(yīng)90min，其間連接尾氣吸收裝置以吸收放出的氨氣；然后將物料冷卻到50°C后倒入燒杯中，再攪拌冷卻至室溫，過濾，每次用IOg水洗滌3次得到固體產(chǎn)品。
[0012]按照α-纖維素分析方法測得的結(jié)果為:α-纖維素含量48.84%。
[0013]實(shí)施例3:
將小麥秸桿分撿以除去雜質(zhì)，粉碎后得到150目的秸桿粉末原料；向三口燒瓶中加入5.0Og秸桿粉末，加入77.0Og 15%硫酸，攪拌5 min使粉末原料和酸液混合均勻，升溫到100°C、劇烈攪拌下使其酸解反應(yīng)90min ;再加入9.56g氫氧化鉀和2.25g質(zhì)量濃度28%的氨水，攪拌5 min使其混合均勻，在100°C下繼續(xù)攪拌堿解反應(yīng)90min，其間連接尾氣吸收裝置以吸收放出的氨氣；然后將物料冷卻到50°C后倒入燒杯中，再攪拌冷卻至室溫，過濾，每次用IOg水洗滌3次得到固體產(chǎn)品。
[0014]按照α -纖維素分析方法測得的結(jié)果為:α _纖維素含量38.37%。
【權(quán)利要求】
1.一種利用小麥秸桿制備植物纖維的方法，其特征在于，包括機(jī)械粉碎、酸解、堿解和固液分離四個(gè)處理步驟: 1)機(jī)械粉碎 將小麥秸桿分撿，除去雜質(zhì)，粉碎得到秸桿粉末原料； 2)酸解反應(yīng) 向三口燒瓶中加入秸桿粉末，再加入質(zhì)量濃度15%的硫酸，攪拌5 min使粉末原料和酸液混合均勻，升溫到100°C、劇烈攪拌下使其酸解反應(yīng)90min，得到酸處理物料； 3)堿解反應(yīng) 向酸處理物料中加入氫氧化鉀和質(zhì)量濃度28%的氨水，攪拌5 min使其混合均勻，在100°C下繼續(xù)攪拌堿解反應(yīng)90min，其間連接尾氣吸收裝置以吸收放出的氨氣，得到堿處理物料； 4)固液分離 將堿處理物料冷卻后倒入燒杯中，再攪拌冷卻至室溫，過濾后用水洗滌3次得到固體女口廣叩ο
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用小麥秸桿優(yōu)化制備植物纖維的方法，其特征在于所述機(jī)械粉碎中秸桿粉碎到80?150目。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用小麥秸桿優(yōu)化制備植物纖維的方法，其特征在于所述酸解反應(yīng)中秸桿粉末與質(zhì)量濃度15%硫酸的質(zhì)量比為1:15.40 ;所述劇烈攪拌的轉(zhuǎn)速為1500轉(zhuǎn)/分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用小麥秸桿優(yōu)化制備植物纖維的方法，其特征在于所述堿解反應(yīng)中秸桿粉末與氫氧化鉀的質(zhì)量比為1:1.83?2.02、秸桿粉末與質(zhì)量濃度28%的氨水的質(zhì)量比為1:0.45 ;劇烈攪拌為轉(zhuǎn)速1500轉(zhuǎn)/分。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用小麥秸桿優(yōu)化制備植物纖維的方法，其特征在于所述固液分離水洗滌中秸桿粉末與洗滌水的質(zhì)量比為I =2.00。
【文檔編號】D21C3/02GK103669065SQ201310679879
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月15日
【發(fā)明者】石赟, 王世余 申請人:蘭州大學(xué)