一種從秸稈制備羧甲基纖維素鈉的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種從秸桿制備羧甲基纖維素鈉的方法，屬于生物化工技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]農(nóng)作物秸桿是自然界中數(shù)量極大的可再生資源。我國每年農(nóng)作物秸桿產(chǎn)量達(dá)7億噸之多，但是這些資源長期未得到合理的開發(fā)，除極少量用作飼料外其余都被焚燒。這既是對(duì)天然資源的巨大浪費(fèi)又造成了環(huán)境的嚴(yán)重污染，從根本上解決秸桿綜合利用已經(jīng)迫在眉睫。因此探索有效的天然植物秸桿的工業(yè)化利用途徑有著十分重要的意義。纖維素醚是以天然纖維素為原料經(jīng)化學(xué)改性制得的高分子聚合物，應(yīng)用領(lǐng)域廣，但其長期以來采用棉短絨為原料，價(jià)格居高不下，使其應(yīng)用受到限制，若以秸桿為原料制備纖維素醚，不僅可以降低纖維素醚的成本，而且可以“變廢為寶”，促進(jìn)秸桿的有效利用，有利于循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。
[0003]中國專利申請(qǐng) 200910077124.9、201010582580.1、201310152152.9、201310372381.1等報(bào)道了從秸桿制備羧甲基纖維素的方法。上述方法制備的羧甲基纖維素鈉純度不高，取代度和粘度均不高，限制了羧甲基纖維素鈉應(yīng)用范圍。本發(fā)明的申請(qǐng)人在中國專利201110090365.4中公開了一種用生物法從秸桿制備纖維素的方法。該方法具體為:將秸桿除塵、粉碎，加入反應(yīng)池中，然后加水，浸泡I小時(shí)后進(jìn)高濃磨磨漿；磨漿后加到反應(yīng)罐中，再加入復(fù)合生物催化劑，混合均勻后，升溫至60-80°C，反應(yīng)1-3小時(shí)；放漿后經(jīng)過篩選去除雜質(zhì)后得粗漿，粗漿進(jìn)低濃磨磨漿，然后經(jīng)擠漿機(jī)脫水，再用疏解機(jī)進(jìn)行疏解，進(jìn)滾筒干燥機(jī)進(jìn)行干燥，干燥后進(jìn)行粉碎得秸桿纖維素。在后續(xù)研發(fā)中申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)，上述專利中采用的復(fù)合生物催化劑的活性不高，提取秸桿纖維素是在60-80°C下進(jìn)行，而且工藝復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有的工藝制備羧甲基纖維素鈉存在工藝復(fù)雜且制備的羧甲基纖維素鈉取代度和粘度均不高的問題，本發(fā)明提供了一種從秸桿制備羧甲基纖維素鈉的方法。該方法在制備的羧甲基纖維素鈉所用的復(fù)合生物催化劑和復(fù)合反應(yīng)催化劑方面進(jìn)行了創(chuàng)新，將這兩種復(fù)合催化劑應(yīng)用于從秸桿制備羧甲基纖維素鈉，提取秸桿纖維素是在室溫下進(jìn)行，簡化了工藝，節(jié)約能源，不但沒有污染。而且相比現(xiàn)有的羧甲基纖維素鈉制備工藝，提高了羧甲基纖維素鈉的取代度和粘度。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種從秸桿制備羧甲基纖維素鈉的方法，其特性是，
[0006](I)配制復(fù)合生物催化劑和復(fù)合反應(yīng)催化劑
[0007]復(fù)合生物催化劑是由下述重量份的組分組成:兒茶酚氧化酶(多酚氧化酶)3_6，匍萄糖氧化酶2-5，碳酸納1-2，吐溫-801-2，水60-100 ；
[0008]復(fù)合反應(yīng)催化劑是由下述重量份的組分組成:硅酸鈉40-80，硫酸鎂10-50，碳酸氫鈉10-50 ；
[0009](2)將秸桿除塵、粉碎，加入反應(yīng)罐中，然后加入秸桿重量3-8倍的水，再加入復(fù)合生物催化劑，攪拌混合均勻后，室溫反應(yīng)3-8小時(shí)；放漿后經(jīng)過篩選去除雜質(zhì)，再經(jīng)擠漿機(jī)脫水，干燥、粉碎得秸桿纖維素；所述復(fù)合生物催化劑的加入量為??每100重量份秸桿加入0.05-0.10重量份的復(fù)合生物催化劑；
[0010](3)將秸桿纖維素加入捏合機(jī)中，加入氫氧化鈉、氯乙酸和復(fù)合反應(yīng)催化劑，27-330C (優(yōu)選30°C )下反應(yīng)20-50分鐘；反應(yīng)完成后升溫至57-63°C (優(yōu)選60°C )，攪拌反應(yīng)40-80分鐘后，出料，用70-85被％的甲醇溶液洗滌，離心，干燥，得到羧甲基纖維素鈉；所述每100重量份秸桿纖維素中加入50-100重量份固體氫氧化鈉(用水配成40wt%的溶液)，60-120重量份的氯乙酸，0.1-0.6重量份的復(fù)合反應(yīng)催化劑。
[0011]本發(fā)明有益效果是:
[0012](I)本發(fā)明采用特殊的復(fù)合生物催化劑和復(fù)合反應(yīng)催化劑從秸桿制備羧甲基纖維素鈉，比現(xiàn)有工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品性能更優(yōu)良，取代度和粘度均提高，現(xiàn)有工藝取代度最高為1.8，本發(fā)明取代度可達(dá)2.0 ;現(xiàn)有工藝粘度最高為60000mPa.s，本發(fā)明粘度最高為80000mPa.s ；
[0013](2)本發(fā)明的復(fù)合生物催化劑活性高，提取秸桿纖維素是在室溫下進(jìn)行(現(xiàn)有工藝是在60-80°C下進(jìn)行)，比現(xiàn)有工藝簡化了操作步驟(省去了兩次磨漿及疏解等工藝步驟)，又不產(chǎn)生環(huán)境污染，同時(shí)節(jié)約能源，比現(xiàn)有工藝節(jié)煤80%，節(jié)電70%。
【具體實(shí)施方式】
[0014]結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明更進(jìn)一步說明:
[0015]實(shí)施例1:
[0016](I)配制復(fù)合生物催化劑和復(fù)合反應(yīng)催化劑
[0017]復(fù)合生物催化劑的制備:復(fù)合生物催化劑是由下述重量份數(shù)的原料混合組成的:兒茶酚氧化酶3，葡萄糖氧化酶2，碳酸鈉1，吐溫-801，水60 ;按照重量份數(shù)混合均勻，室溫用水溶解，即得；
[0018]復(fù)合反應(yīng)催化劑的制備:復(fù)合反應(yīng)催化劑是由下述重量份數(shù)的原料混合組成的:硅酸鈉40，硫酸鎂10，碳酸氫鈉10，混合均勻，即得；
[0019](2)將100公斤玉米秸桿除塵、粉碎，加入反應(yīng)罐中，然后加入500公斤水，再0.05公斤復(fù)合生物催化劑，攪拌混合均勻后，室溫反應(yīng)4小時(shí)；放漿后經(jīng)過篩選去除雜質(zhì)，再經(jīng)擠漿機(jī)脫水，干燥后進(jìn)行粉碎得40公斤玉米秸桿纖維素；
[0020](3)將30公斤玉米秸桿纖維素加入捏合機(jī)中，加入15公斤固體氫氧化鈉(用水配成40%的溶液)，30公斤氯乙酸，0.03公斤復(fù)合反應(yīng)催化劑，30°C反應(yīng)30分鐘；加完后升溫至60°C反應(yīng)，攪拌反應(yīng)I小時(shí)，出料，用80%的甲醇洗滌，離心，干燥，得到50公斤羧甲基纖維素鈉。粘度為70000mPa.s，取代度為1.85。
[0021]實(shí)施例2:
[0022](I)配制復(fù)合生物催化劑和復(fù)合反應(yīng)催化劑
[0023]復(fù)合生物催化劑是由下述重量份數(shù)的原料混合組成的:兒茶酚氧化酶6，葡萄糖氧化酶5，碳酸鈉2，吐溫-802，水100 ;按照重量份數(shù)混合均勻，室溫用水溶解，即得；
[0024]復(fù)合反應(yīng)催化劑是由下述重量份數(shù)的原料混合組成的:娃酸鈉80，硫酸鎂50，碳酸氫鈉50，混合均勻，即得；
[0025](2)將200公斤甘蔗渣除塵、粉碎，加入反應(yīng)罐中，然后加入1000公斤水，再0.2公斤復(fù)合生物催化劑，攪拌混合均勻后，室溫反應(yīng)4小時(shí)；放漿后經(jīng)過篩選去除雜質(zhì)，再經(jīng)擠漿機(jī)脫水，干燥后進(jìn)行粉碎得110公斤甘蔗渣纖維素；
[0026](2)將110公斤甘蔗渣秸桿纖維素加入捏合機(jī)中，加入110公斤固體氫氧化鈉(用水配成40%的溶液)，120公斤氯乙酸，0.66公斤復(fù)合反應(yīng)催化劑，30°C反應(yīng)30分鐘；加完后升溫60°C反應(yīng)，攪拌反應(yīng)I小時(shí)，出料，用80%的甲醇洗滌，離心，干燥，得到260公斤羧甲基纖維素鈉；粘度為80000mPa.s，取代度為2.0。
[0027]實(shí)施例3:
[0028](I)配制復(fù)合生物催化劑和復(fù)合反應(yīng)催化劑
[0029]復(fù)合生物催化劑是由下述重量份數(shù)的原料混合組成的:兒茶酚氧化酶4，葡萄糖氧化酶3，碳酸鈉1.5，吐溫-801.5，水80 ;按照重量份數(shù)混合均勻，室溫用水溶解，即得；
[0030]復(fù)合反應(yīng)催化劑是由下述