CN104532642A - 一种纺纱用的秸秆纤维的制备方法 - Google Patents

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张贤国
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    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C5/00—Other processes for obtaining cellulose, e.g. cooking cotton linters ; Processes characterised by the choice of cellulose-containing starting materials

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Abstract

本发明公开了一种纺纱用的秸秆纤维的制备方法，包括原料切断、离心甩干、漂白和膨化步骤，其创新点在于：原料切断前进行原料曝气预处理，漂白前进行脱胶和固化处理。可有效去除秸秆中的木脂素、果胶、半纤维素等无用成分，且整个预处理过程没有污染，不排放有毒废水，成本低，工艺简单，清洁能耗低，是控制产品质量的有效手段。本发明充分利用了价格低廉的农作物秸秆，通过爆破预处理、脱胶和固化处理来制造出来符合纺织加工用的秸秆纤维，具有环保、生产成本低、工艺简单、菌种来源广泛以及能耗低的优点。

Description

一种纺纱用的秸秆纤维的制备方法
技术领域
本发明涉及一种纺纱用的秸秆纤维的制备方法，属于纺织品专用领域。
背景技术
秸秆是籽实收获后纤维成分含量很高的农作物残留物,包括玉米、稻草、小麦、马铃薯等的秸秆。据联合国环境规划署(UNEP)报道,世界上种植的各种谷物,每年可提供秸秆17×108t,其中被利用的秸秆等农林废弃物不足2%。我国是一个农业大国,秸秆资源非常丰富,每年产量达数亿吨，目前对稻草秸秆的利用,还是比较局限于还田以及掺入肥料发酵。稻草还田,一方面受到数量限制,另一方面还受时间限制。如果短时间里不能腐烂,就会影响下一季庄稼的种植,至于掺入有机肥料发酵,数量更受限制,这些利用都有明显的局限性,也无法解决大量稻草秸杆的综合利用问题。
稻草秸杆的利用如果仅以分散状态,采用传统的农家处理技术,是难以进行规模化开发的,而将稻草秸杆纳入工业化开发的范围,稻草秸杆就有可能真正成为一个可造福人类的天然资源,这里从纺织的角度出发,将稻草秸杆看作是一种非正规形态的纤维材料进行研究,从而推动进一步利用纺织领域里的技术对稻草秸杆进行工业化开发的研究。
研究发现，秸秆纤维作为一种天然纤维素纤维,生物降解性好,能够适应符合环境保护要求的产品的开发，秸秆类纤维的长度都明显的比亚麻纤维短,所以以往应用于造纸比较多。
由于秸杆中都不同程度的含有木质素、半纤维素,目前将其中的纤维素纤维分解出来,一般采用苯酚和氢氧化钠进行处理,大规模制取,将面临处理大量污水的难题,不仅成本会大幅度上升,而且目前处理技术上也存在问题。这也是这里将其中的稻草秸杆粉碎后,直接作为一种纤维进行研究的原因,以便探索采用不涉及大量污水处理,并且成本较低的商业性开发的可能性。
由此可见，对于秸秆资源的预处理方法也显得格外重要，如何才能找到理想的预处理方法，从而达到能源消耗少，后处理简单，且减少污染的效果是近年来纺织领域研究课题的关键。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种纺纱用的秸秆纤维的制备方法，通过爆破预处理、脱胶和固化处理来制造出来符合纺织加工用的秸秆纤维，具有环保、生产成本低、工艺简单、菌种来源广泛以及能耗低的优点。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种纺纱用的秸秆纤维的制备方法，包括原料切断、离心甩干、漂白和膨化步骤，其创新点在于：原料切断前进行原料曝气预处理，漂白前进行脱胶和固化处理。
进一步的，所述曝气预处理具体步骤为：
（1）将秸秆风干至含水量为5～10%，切成段，每段长度为60～70mm；
（2）将切成段的秸秆放入曝气装置中，设置曝气压强为0.2～0.5mpa，温度为120～140℃，时间为3～5min；
（3）将曝气装置中处理过的秸秆放入调节池内，在调节池内加入营养液调节至含水量为20～40%，其中，营养液中包括10～20%氯化钠、5～8%葡萄糖、10～15%尿素，余量为水。
进一步的，所述脱胶步骤具体为：
（1）选择需氧菌生物作为菌种，将调节池内的秸秆均匀铺成100～150mm高度的一组，在每组秸秆上小心铺撒菌种，秸秆表面形成厚度为2～5nm的菌种薄层，控制秸秆干重与菌种重量的比例为1～2：2～4；
（2）控制温度为20～37℃，相对湿度控制在60～80%，进行菌种培育，培育时间为7～10天，纤维达到所需细度后进行清洗。
进一步的，所述固化步骤具体为：将漂白后的秸秆纤维采用α射线进行辐照，控制辐照量为3～7kgy，辐照时间为5～10s，得到固化后的秸秆纤维。
进一步的，所述步骤（2）中秸秆纤维细度为1～5dtex。
 本发明的有益效果如下：
（1）本发明的原料曝气预处理，可有效去除秸秆中的木脂素、果胶、半纤维素等无用成分，且整个预处理过程没有污染，不排放有毒废水，成本低，工艺简单，清洁能耗低，是控制产品质量的有效手段。
（2）本发明经过曝气后，通过调节池中营养液的调节，使得秸秆的纤维与纤维间变的松散很多，柔软度大大提高，秸秆内部结构的变化有利于后续脱胶步骤对物质的水解作用。
（3）本发明选用需氧菌作为菌种，可以通过分泌讲解木脂素的酶系，在适宜条件下，菌种的菌丝利用秸秆表面的蜡质，然后进入秸秆内部，合成并分泌果胶酶、半纤维素酶等多种酶，从而把秸秆的纤维分离出来。
（4）本发明充分利用了价格低廉的农作物秸秆，通过爆破预处理、脱胶和固化处理来制造出来符合纺织加工用的秸秆纤维，具有环保、生产成本低、工艺简单、菌种来源广泛以及能耗低的优点。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案作详细说明。
实施例1
一种纺纱用的细度为5dtex的秸秆纤维的制备方法，包括原料切断、离心甩干、漂白和膨化步骤，原料切断前进行原料曝气预处理，漂白前进行脱胶和固化处理。
具体的，曝气预处理具体步骤为：
（1）将秸秆风干至含水量为5%，切成段，每段长度为60mm；
（2）将切成段的秸秆放入曝气装置中，设置曝气压强为0.2～mpa，温度为120℃，时间为3min；
（3）将曝气装置中处理过的秸秆放入调节池内，在调节池内加入营养液调节至含水量为20%，其中，营养液中包括10%氯化钠、5～%葡萄糖、10%尿素，余量为水。
脱胶步骤具体为：
（1）选择需氧菌生物作为菌种，将调节池内的秸秆均匀铺成100mm高度的一组，在每组秸秆上小心铺撒菌种，秸秆表面形成厚度为2nm的菌种薄层，控制秸秆干重与菌种重量的比例为1：2；
（2）控制温度为20℃，相对湿度控制在60%，进行菌种培育，培育时间为7天，纤维达到5dtex细度后进行清洗。
固化步骤具体为将漂白后的秸秆纤维采用α射线进行辐照，控制辐照量为3kgy，辐照时间为5s，得到固化后的秸秆纤维。
最后经过常规的漂白和膨化工艺后，得到高品质的本实施例纺织用秸秆纤维。
实施例2
在实施例1的基础之上，改变曝气预处理、脱胶和固化步骤的各参数设置生产纺织用纤维细度为1dtex的秸秆纤维，具体为：曝气预处理具体步骤为：
（1）将秸秆风干至含水量为10%，切成段，每段长度为70mm；
（2）将切成段的秸秆放入曝气装置中，设置曝气压强为0.5mpa，温度为140℃，时间为5min；
（3）将曝气装置中处理过的秸秆放入调节池内，在调节池内加入营养液调节至含水量为40%，其中，营养液中包括20%氯化钠、8%葡萄糖、15%尿素，余量为水。
脱胶步骤具体为：
（1）选择需氧菌生物作为菌种，将调节池内的秸秆均匀铺成150mm高度的一组，在每组秸秆上小心铺撒菌种，秸秆表面形成厚度为5nm的菌种薄层，控制秸秆干重与菌种重量的比例为1：4；
（2）控制温度为37℃，相对湿度控制在80%，进行菌种培育，培育时间为10天，纤维达到1dtex细度后进行清洗。
固化步骤具体为将漂白后的秸秆纤维采用α射线进行辐照，控制辐照量为7kgy，辐照时间10s，得到固化后的秸秆纤维。
最后经过常规的漂白和膨化工艺后，得到高品质的本实施例纺织用秸秆纤维。
实施例3
在实施例1或2的基础之上，改变曝气预处理、脱胶和固化步骤的各参数设置生产纺织用纤维细度为3dtex的秸秆纤维，具体为：曝气预处理具体步骤为：
（1）将秸秆风干至含水量为8%，切成段，每段长度为70mm；
（2）将切成段的秸秆放入曝气装置中，设置曝气压强为0.5mpa，温度为140℃，时间为5min；
（3）将曝气装置中处理过的秸秆放入调节池内，在调节池内加入营养液调节至含水量为40%，其中，营养液中包括20%氯化钠、8%葡萄糖、15%尿素，余量为水。
脱胶步骤具体为：
（1）选择需氧菌生物作为菌种，将调节池内的秸秆均匀铺成140mm高度的一组，在每组秸秆上小心铺撒菌种，秸秆表面形成厚度为3nm的菌种薄层，控制秸秆干重与菌种重量的比例为1：1；
（2）控制温度为37℃，相对湿度控制在80%，进行菌种培育，培育时间为8天，纤维达到3dtex细度后进行清洗。
固化步骤具体为将漂白后的秸秆纤维采用α射线进行辐照，控制辐照量为5kgy，辐照时间8s，得到固化后的秸秆纤维。
最后经过常规的漂白和膨化工艺后，得到高品质的本实施例纺织用秸秆纤维。

Claims (5)

1.一种纺纱用的秸秆纤维的制备方法，包括原料切断、离心甩干、漂白和膨化步骤，其特征在于：原料切断前进行原料曝气预处理，漂白前进行脱胶和固化处理。
2.根据权利要求1所述的纺纱用的秸秆纤维的制备方法，其特征在于：所述曝气预处理具体步骤为：
（1）将秸秆风干至含水量为5～10%，切成段，每段长度为60～70mm；
（2）将切成段的秸秆放入曝气装置中，设置曝气压强为0.2～0.5mpa，温度为120～140℃，时间为3～5min；
（3）将曝气装置中处理过的秸秆放入调节池内，在调节池内加入营养液调节至含水量为20～40%，其中，营养液中包括10～20%氯化钠、5～8%葡萄糖、10～15%尿素，余量为水。
3.根据权利要求1所述的纺纱用的秸秆纤维的制备方法，其特征在于：所述脱胶步骤具体为：
（1）选择需氧菌生物作为菌种，将调节池内的秸秆均匀铺成100～150mm高度的一组，在每组秸秆上小心铺撒菌种，秸秆表面形成厚度为2～5nm的菌种薄层，控制秸秆干重与菌种重量的比例为1～2：2～4；
（2）控制温度为20～37℃，相对湿度控制在60～80%，进行菌种培育，培育时间为7～10天，纤维达到所需细度后进行清洗。
4.根据权利要求1所述的纺纱用的秸秆纤维的制备方法，其特征在于：所述固化步骤具体为：将漂白后的秸秆纤维采用α射线进行辐照，控制辐照量为3～7kgy，辐照时间为5～10s，得到固化后的秸秆纤维。
5.根据权利要求3所述的纺纱用的秸秆纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中秸秆纤维细度为1～5dtex。
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