專利名稱：利用廢棄棉織物制備羧甲基纖維素鈉的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化工領(lǐng)域，具體涉及一種利用廢棄棉織物制備羧甲基纖維素鈉的方法。
背景技術(shù)：
目前，羧甲基纖維素鈉的制備方法有很多，每種方法各有優(yōu)劣。I)專利申請(公開號CN88101790A)中記載了采用稻草及植物秸桿為原料，經(jīng)過堆貯、預(yù)處理、浸潰等近15個步驟制備得到羧甲基纖維素鈉；由于草木中還包含木質(zhì)素、戊糖、脂肪和蠟等有機物，為了去除這些有機物，該方法所需的蒸煮溫度較高，且蒸煮時間較長，耗時耗力；2)專利申請(公開號CN101324034A)中采用涂布損紙為原料，經(jīng)過預(yù)處理、堿化、壓濾等近13個步驟制 也不高，同時，涂布損紙成本較高，且該方法工藝步驟較為繁瑣，因此該方法的制備費用較高。3)專利申請(公開號CN101768220A)中采用落地棉為原料，經(jīng)去除雜質(zhì)、堿化、醚化等步驟制備得到羧甲基纖維素鈉；因作為原料的落地棉中有較多雜物，如沙、石、棉殼、棉花表皮角膜質(zhì)，其前期處理相當(dāng)復(fù)雜；同時，制備過程中需要使用的有機溶劑種類較多，導(dǎo)致其制備過程后期處理較為繁瑣。目前，羧甲基纖維素鈉的工業(yè)生產(chǎn)多以精制棉短絨為原料，但棉短絨價格高，并且精制過程中產(chǎn)生大量的難以處理的廢水，污染環(huán)境。綜上，研究一種工藝簡單，便于操作，且成本較低的羧甲基纖維素鈉的制備方法是十分有現(xiàn)實意義的。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷或不足，本發(fā)明的目的在于，提供一種利用廢棄棉織物制備羧甲基纖維素鈉的方法，該方法以廢棄棉織物為原料，經(jīng)過一系列簡單處理即可得到羧甲基纖維素成品，克服了常用的羧甲基纖維素的制備方法中步驟繁多、成本較高的缺陷。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種利用廢棄棉織物制備羧甲基纖維素的方法，其特征在于，具體包括如下步驟I)原料預(yù)處理將廢棄的棉織物洗凈、晾干、剪碎后，置于預(yù)處理劑溶液中，在76°C 100°C溫度條件下加熱并攪拌，肉眼觀察，待棉織物褪色后將其中的預(yù)處理劑溶液擠出；2)堿蒸煮將棉織物放入質(zhì)量濃度為10% 20%的氫氧化鈉溶液中，在75°C 100°C的溫度條件下加熱45 90min，加熱過程中攪拌，直至棉織物顏色完全褪去，過濾烘干得到纖維素；3)纖維素的堿化
將纖維素浸沒于質(zhì)量濃度35%-45%的氫氧化鈉溶液，在30°C 50°C溫度下加熱I. 5 2h，加熱過程中攪拌，然后去除氫氧化鈉溶液直至剩余質(zhì)量為浸泡前纖維素質(zhì)量的2 4倍，得到堿纖維素；4)堿纖維素的醚化將堿纖維素撕碎后置于玻璃容器中，加入無水乙醇，無水乙醇與堿纖維素質(zhì)量比為8 12 I ;再加入質(zhì)量濃度為35% 45%的氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉與堿纖維素的質(zhì)量比4 4. 57 I ;然后在50°C 60°C的溫度下滴加氯乙酸乙醇溶液，30 50min內(nèi)滴加完畢，氯乙酸乙醇溶液與無水乙醇的質(zhì)量比為I : 6 12;所述的氯乙酸乙醇溶液是由氯 乙酸和無水乙醇以質(zhì)量比為I : 8 12混合而成；最后在70°C 80°C的溫度下加熱80 IOOmin ;上述過程持續(xù)攪拌；5)后處理將醚化過程得到的產(chǎn)物抽濾，用質(zhì)量濃度為70% 90%的乙醇溶液洗滌兩次，每次半小時，洗滌過程中攪拌；然后加入酚酞指示劑，滴加鹽酸中和直至溶液無色，再用質(zhì)量濃度為70% 90%的乙醇溶液洗滌I 2次，抽濾，在70 80°C溫度條件下烘干，得到羧甲基纖維素鈉成品。進(jìn)一步的，所述廢棄的棉織物為廢棄的無色棉織物或有色棉織物。進(jìn)一步的，所述預(yù)處理劑是無機氧化物或者無機氧酸鹽。本發(fā)明的優(yōu)點如下I、以廢棄棉織物為原料，其來源廣，成本較低，經(jīng)濟效益可觀，且消除了其對環(huán)境所造成的污染，環(huán)境效益顯著。2、廢棄純棉織物中纖維素的含量高達(dá)94%以上，產(chǎn)品獲得率及純度高，性能穩(wěn)定。3、生產(chǎn)工藝簡單，且制備過程中使用的有機溶劑種類少，僅僅使用了無水乙醇作為溶劑，克服了現(xiàn)有方法中使用有機溶劑過多導(dǎo)致后期處理繁瑣的缺陷。4、針對廢棄棉織物的理化特點，對廢棄棉織物的預(yù)處理環(huán)節(jié)進(jìn)行了縝密的分析和試驗，實現(xiàn)了廢棄棉織物經(jīng)快速處理后即可作為羧甲基纖維素的原料。5、生產(chǎn)過程具有環(huán)境友好的突出優(yōu)勢，不僅實現(xiàn)了廢棄棉織物的資源化，使可再生資源得以循環(huán)利用，避免了潛在的環(huán)境污染，而且生產(chǎn)中所用的化工原料大部分可來自現(xiàn)有諸多化工單元的副產(chǎn)品，工藝過程綠色環(huán)保。
具體實施例方式本發(fā)明的利用廢棄棉織物制備羧甲基纖維素的方法，具體包括如下步驟I、原料預(yù)處理將廢棄的棉織物洗凈、晾干、剪碎后，置于預(yù)處理劑溶液中，在76°C 100°C溫度條件下加熱并攪拌，肉眼觀察，待棉織物褪色后將其中的預(yù)處理劑溶液擠出。所述廢棄的棉織物為廢棄的無色棉織物或有色棉織物；預(yù)處理劑是無機氧化物或者無機氧酸鹽，如質(zhì)量濃度為30% 45%的過氧化氫，或者次氯酸。2、堿蒸煮將棉織物放入質(zhì)量濃度為10% 20%的氫氧化鈉溶液中，在75°C 100°C的溫度條件下加熱45 90min，加熱過程中攪拌，直至棉織物顏色完全褪去，過濾烘干得到纖維素。3、纖維素的堿化將纖維素浸沒于質(zhì)量濃度35% -45%的氫氧化鈉溶液，在30°C 50°C溫度下加熱
I.5 2h，加熱過程中攪拌，然后去除氫氧化鈉溶液直至剩余質(zhì)量為浸泡前纖維素質(zhì)量的2 4倍，得到堿纖維素。上述纖維素的堿化過程反應(yīng)式[C6H7O2(OH) 3]n+NaOH — [C6H7O2 (OH) 20Na]n+nH20。該纖維素堿化過程實際上是氫氧化鈉溶液對纖維素分子中氫鍵的破壞。纖維素分子鏈上有3個自由羥基，可視為多元醇，因多元醇可與堿反應(yīng)生成醇化物或分子化合物，所以當(dāng)氫氧化鈉溶液滲透到纖維素內(nèi)部時，纖維素與氫氧化鈉反應(yīng)生成堿纖維素。天然纖維素只有經(jīng)過氫氧化鈉處理成堿纖維素，才能與氯乙酸反應(yīng)。
4、堿纖維素的醚化將堿纖維素撕碎后置于玻璃容器中，加入無水乙醇，無水乙醇與堿纖維素質(zhì)量比為8 12 I ;再加入質(zhì)量濃度為35% 45%的氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉與堿纖維素的質(zhì)量比4 4. 57 I ;然后在50°C 60°C的溫度下滴加氯乙酸乙醇溶液，30 50min內(nèi)滴加完畢，氯乙酸乙醇溶液與無水乙醇的質(zhì)量比為I : 6 12;所述的氯乙酸乙醇溶液是由氯乙酸和無水乙醇以質(zhì)量比為I : 8 12混合而成；最后在70°C 80°C的溫度下加熱80 IOOmin ;上述過程持續(xù)攪拌。上述堿纖維素的醚化反應(yīng)式[C6H7O2(OH) 20Na]n+nClCH2C00H — [C6H7O2 (OH) 20CH2C00Na]n+nNaCl。該醚化反應(yīng)是在堿性條件下，氯乙酸與堿纖維素發(fā)生反應(yīng)生成羧甲基纖維素鈉，該反應(yīng)是羧甲基中的正碳離子進(jìn)攻堿纖維素中的氧負(fù)離子的親電取代反應(yīng)。在堿性介質(zhì)中進(jìn)行醚化反應(yīng)時，仲羥基，尤其是基環(huán)位置2上具有較大酸性的仲羥基反應(yīng)能力較大，易被羧甲基基團取代。5、后處理將醚化過程得到的產(chǎn)物抽濾，用質(zhì)量濃度為70% 90%的乙醇溶液洗滌兩次，每次半小時，洗滌過程中攪拌；然后加入酚酞指示劑，滴加鹽酸中和直至溶液無色，再用質(zhì)量濃度為70% 90%的乙醇溶液洗滌I 2次，抽濾，在70 80°C溫度條件下烘干，得到羧甲基纖維素鈉成品。得到羧甲基纖維素鈉成品后，剩余的廢液可以再加以利用，由于剩余溶液中含有氯離子，向其中加入氨水，即可得到副產(chǎn)品氯化銨。以下結(jié)合具體實施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明。實施例I :(I)原料預(yù)處理將廢舊的棉質(zhì)上衣洗凈、晾干并剪碎，置于質(zhì)量濃度為30 %的過氧化氫溶液中，利用電子調(diào)溫電熱套加熱并攪拌，加熱溫度為76°C，肉眼觀察，待棉織物褪色后將棉織物中的預(yù)處理劑溶液擠出。(2)堿蒸煮將棉織物放入質(zhì)量濃度為20%的氫氧化鈉溶液中，使用KDM型調(diào)溫電熱套在75°C條件下蒸煮90min，并攪拌，直至棉織物顏色完全褪去，過濾烘干得到纖維素。(3)纖維素的堿化
稱取Ig纖維素，將其剪碎后放入玻璃容器，加入30ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45 %的氫氧化鈉溶液，使其完全浸沒纖維素，然后在30°C條件下使用多頭磁力攪拌器攪拌2h，去除氫氧化鈉溶液直至剩余的質(zhì)量是浸泡前纖維素質(zhì)量的2倍，得到堿纖維素。(4)堿纖維素的醚化將堿纖維素撕碎后放入燒杯，加入無水乙醇，無水乙醇與堿纖維素質(zhì)量比為12 I ;再加入8ml質(zhì)量濃度為35%的氫氧化鈉溶液；然后在50°C的溫度下滴加氯乙酸乙醇溶液，30min內(nèi)滴加完畢；氯乙酸乙醇溶液由氯乙酸和無水乙醇按照質(zhì)量比I : 8混合而成，氯乙酸取2g ;最后在70°C條件下用恒溫磁力攪拌器攪拌80min。(5)后處理將醚化過程得到的產(chǎn)物使用XHZ-B循環(huán)水式真空泵濾出，再用120ml質(zhì)量濃度為 70 %的酒精洗滌兩次，每次半個小時，洗滌過程中攪拌，再滴加酚酞指示劑，滴加鹽酸中和至溶液無色，再用120ml質(zhì)量濃度為70%的酒精洗滌I次，抽濾并放入70°C的烘箱烘干，即得到堿纖維素鈉成品。通過灰堿法，測得本實施例所得產(chǎn)品的取代度DS為2. 09。實施例2 (I)原料的預(yù)處理將廢舊的棉質(zhì)上衣洗凈、晾干并剪成碎細(xì)條狀后，稱取3g，將其完全浸沒在質(zhì)量濃度為45%的過氧化氫溶液中，利用電子調(diào)溫電熱套加熱并攪拌，加熱加熱溫度為100°C，肉眼觀察，待棉織物褪色后將其中的過氧化氫溶液擠出。(2)堿蒸煮將棉織物加入到質(zhì)量濃度為10%的氫氧化鈉溶液中，并用KDM型調(diào)溫電熱套在100°C條件下蒸煮45min，適當(dāng)攪拌防止膨脹脹出，直至棉織物顏色完全褪去，過濾烘干得到
纖維素。(3)纖維素的堿化將纖維素剪碎后放入玻璃容器，加入30ml質(zhì)量濃度為40%的氫氧化鈉溶液，使其完全浸沒纖維素，然后在50°C條件下使用恒溫多頭磁力攪拌器下攪拌I. 5h，去除氫氧化鈉溶液直至剩余的質(zhì)量是浸泡前纖維素質(zhì)量的4倍，得到堿纖維素。(4)堿纖維素的醚化將堿纖維素剪碎后放入燒杯，加入無水乙醇，無水乙醇與堿纖維素質(zhì)量比為12 I ;再加入8ml質(zhì)量濃度為45%的氫氧化鈉溶液；然后在60°C下滴加氯乙酸乙醇溶液，50min內(nèi)滴加完畢；氯乙酸乙醇溶液由氯乙酸和無水乙醇按照質(zhì)量比I : 9混合而成，氯乙酸為2. 0g。然后在80°C條件下使用磁力攪拌器攪拌lOOmin。(5)后處理將醚化過程中得到的產(chǎn)物使用XHZ-B循環(huán)水式真空泵濾出，再用120ml質(zhì)量濃度為90%的酒精洗滌兩次，每次半個小時，洗滌過程中攪拌；再滴加酚酞作指示劑，滴加鹽酸中和至無色，再用120ml質(zhì)量濃度為90%的酒精洗滌I次，抽濾后放入90°C的烘箱烘干，即得到堿纖維素鈉成品。經(jīng)灰堿法檢驗，本實施例所的得產(chǎn)品的取代度為2. 06。以上實施例僅用于進(jìn)一步解釋本發(fā)明的內(nèi)容，而非限制本發(fā)明的范圍。在閱讀了本發(fā)明的方案之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落 于本發(fā)明的權(quán)利要求書所限定的范圍。
權(quán)利要求
1.ー種利用廢棄棉織物制備羧甲基纖維素的方法，其特征在于，具體包括如下步驟 1)原料預(yù)處理 將廢棄的棉織物洗浄、晾干、剪碎后，置于預(yù)處理劑溶液中，在76°c 100°C溫度條件下加熱并攪拌，肉眼觀察，待棉織物褪色后將其中的預(yù)處理劑溶液擠出； 2)堿蒸煮 將棉織物放入質(zhì)量濃度為10% 20%的氫氧化鈉溶液中，在75°C 100°C的溫度條件下加熱45 90min，加熱過程中攪拌，直至棉織物顏色完全褪去，過濾烘干得到纖維素； 3)纖維素的堿化 將纖維素浸沒于質(zhì)量濃度35% -45%的氫氧化鈉溶液，在30°C 50°C溫度下加熱I. 5 2h，加熱過程中攪拌，然后去除氫氧化鈉溶液直至剰余質(zhì)量為浸泡前纖維素質(zhì)量的 2 4倍，得到堿纖維素； 4)堿纖維素的醚化 將堿纖維素撕碎后置于玻璃容器中，加入無水こ醇，無水こ醇與堿纖維素質(zhì)量比為8 12 I ;再加入質(zhì)量濃度為35% 45%的氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉與堿纖維素的質(zhì)量比4 4. 57 I ;然后在50°C 60°C的溫度下滴加氯こ酸こ醇溶液，30 50min內(nèi)滴加完畢，氯こ酸こ醇溶液與無水こ醇的質(zhì)量比為I : 6 12;所述的氯こ酸こ醇溶液是由氯こ酸和無水こ醇以質(zhì)量比為I : 8 12混合而成；最后在70°C 80°C的溫度下加熱80 IOOmin ;上述過程持續(xù)攪拌； 5)后處理 將醚化過程得到的產(chǎn)物抽濾，用質(zhì)量濃度為70% 90%的こ醇溶液洗滌兩次，毎次半小吋，洗滌過程中攪拌；然后加入酚酞指示劑，滴加鹽酸中和直至溶液無色，再用質(zhì)量濃度為70% 90%的こ醇溶液洗滌I 2次，抽濾，在70 80°C溫度條件下烘干，得到羧甲基纖維素鈉成品。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述廢棄的棉織物為廢棄的無色棉織物或有色棉織物。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述預(yù)處理劑是無機氧化物或者無機氧酸鹽。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用廢棄棉織物制備羧甲基纖維素的方法將廢棄的棉織物洗凈、晾干、剪碎，置于預(yù)處理劑溶液中加熱并攪拌，待棉織物褪色后濾出；將棉織物放入氫氧化鈉溶液中，在75℃～100℃下加熱45～90min，直至棉織物顏色完全褪去，得到纖維素；將纖維素浸沒于氫氧化鈉溶液，在30℃～50℃溫度下加熱1.5～2h，然后去除氫氧化鈉溶液得到堿纖維素；將堿纖維素撕碎后加入無水乙醇和氫氧化鈉溶液；在50℃～60℃下滴加氯乙酸乙醇溶液；在70℃～80℃下加熱80～100min；抽濾并洗滌；加入酚酞指示劑，滴加鹽酸中和直至溶液無色，再用洗滌1～2次，抽濾后烘干，得到成品。
文檔編號C08B11/20GK102643357SQ201210132059
公開日2012年8月22日 申請日期2012年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月28日
發(fā)明者朱楊志, 李斌, 楊莉, 肖夢娜, 郭佳, 韓賽男 申請人:長安大學(xué)