CN104532644A - 一种从秸秆中提取高含量纤维素的方法 - Google Patents

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徐宇
陈秦君
岳娟
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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

Abstract

本发明涉及一种用废弃秸秆提取高含量纤维素的方法。本发明提供了一种耗时短、耗能小、操作简单、提取率高的秸秆中纤维素的提取方法。方法步骤为：将秸秆去叶并切成小段，用水清洗干净，烘箱中烘干。用粉碎机粉碎，过40目筛，得到秸秆粉末。取粉碎后的秸秆粉末于圆底烧瓶中，加入固液比为1∶30～70的10％硝酸-水溶液，提取温度为90～130℃，提取时间为3～10h，经过连续机械搅拌脱除秸秆中的半纤维素和木质素，然后趁热过滤，用热水冲洗，真空干燥，即得秸秆纤维素。

Description

一种从秸秆中提取高含量纤维素的方法
技术领域
本发明涉及农业废弃资源的再生利用，特别是涉及一种从秸秆中提取高含量纤维素的方法。
背景技术
近年来，随着石油、煤炭储量的下降以及价格的飞速增长，迫使人们致力于可再生资源的开发利用，纤维素这种物美价廉的可再生资源的应用也愈来愈受到重视。目前，纤维素主要应用于纺织、造纸、塑料等传统行业和食品化工、日用化工、医药、建筑、油田化学与生物化学等领域。我国每年产生的秸秆类原料数量巨大，据估计约有十亿吨之多。目前秸秆除少部分用作饲料外，大部分被烧掉或废置农田，这不但造成资源浪费，而且也产生严重的环境污染。如果能从农作物秸秆中提取出优质的纤维素应用于工业生产中将会产生巨大的经济效益和生态效益。
植物秸秆的主要成分为纤维素、半纤维素、木质素三种组分，其中纤维素含量一般为28～40％，纤维素是地球上最丰富的可再生资源，而且具有价格低廉、可降解、无污染等优点。目前提取纤维素的方法包括氢氧化钠-醋酸-亚氯酸钠-丙酮法、高压蒸煮法、氢氧化钠-次氯酸钠-过氧化氢法、过氧酸体系法、硝酸-乙醇法等，但是这些方法存在毒性较大，成本过高且得到的纤维素含量过低等缺点，限制了纤维素在工业生产方面的应用。因此，如何在保持秸秆纤维素提取率的基础上，尽量脱除半纤维素和木质素成为纤维素工业上一个重要而紧迫的问题。
因此，在本领域需要寻求一种方法，能够快捷、简单并且低耗高效的从农作物废弃秸秆中脱除半纤维素、木质素，提取获得高含量纤维素。
发明内容
本发明的目的在于提供一种从秸秆中提取高含量纤维素的方法，该方法能够快捷、简单并且低耗高效的从农作物废弃秸秆中脱除半纤维素、木质素，提取获得高含量纤维素。
为了实现本发明的上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明采用10％硝酸-水溶液对秸秆中的纤维素进行提取，工艺步骤为：将秸秆去叶并切成小段，用水清洗干净，烘箱中烘干。用粉碎机粉碎，过40目筛，得到秸秆粉末。取粉碎后的秸秆粉末于圆底烧瓶中，加入固液比为1∶30～70的10％硝酸-水溶液，提取温度为90～130℃，提取时间为3～10h，经过连续机械搅拌脱除秸秆中的半纤维素和木质素，然后趁热过滤，用热水冲洗，真空干燥，即得秸秆纤维素。
本发明的有益效果：
与传统的提取方法相比，本发明提取时间短、条件温和、操作简单、提取率高，详细情况可见表1。
表1 不同秸秆纤维素提取方法的比较
方法 提取率/％ 含量/％
氢氧化钠-醋酸-亚氯酸钠-丙酮法 32.89 66.31
高压蒸煮法 31.67 58.74
氢氧化钠-次氯酸钠-过氧化氢法 29.80 59.20
过氧酸体系法 30.51 71.89
硝酸-乙醇法 30.43 85.52
硝酸-水法 32.79 86.91
具体实施方式
本发明采用10％硝酸-水溶液对秸秆中的纤维素进行提取，工艺步骤为：将秸秆去叶洗净，粉碎过40目筛。取粉碎后的秸秆粉末于圆底烧瓶中，加入固液比为1∶30～70的10％硝酸-水溶液，提取温度为90～130℃，提取时间为3～10h，经过连续机械搅拌脱除秸秆中的半纤维素和木质素，然后趁热过滤，用热水冲洗，真空干燥，即得秸秆纤维素。
本发明分别选择固液比、提取温度、提取时间作为秸秆中纤维素的提取效果的影响因素，可见表2、表3、表4。
表2 固液比对纤维素提取效果的影响
序号 固液比 提取温度/℃ 提取时间/h 提取率/％ 含量/％
1 1∶30 110 4 27.34 47.14
2 1∶40 110 4 28.41 57.71
3 1∶50 110 4 32.79 84.28
4 1∶60 110 4 30.91 71.13
5 1∶70 110 4 30.74 63.77
表3 提取温度对纤维素提取效果的影响
序号 固液比 提取温度/℃ 提取时间/h 提取率/％ 含量/％
1 1∶50 90 4 30.44 58.69
2 1∶50 100 4 25.07 72.68
3 1∶50 110 4 32.79 84.28
4 1∶50 120 4 28.67 74.54
5 1∶50 130 4 29.32 72.90
表4 提取时间对纤维素提取效果的影响
序号 固液比 提取温度/℃ 提取时间/h 提取率/％ 含量/％
1 1∶50 110 3 29.37 57.95
2 1∶50 110 3.5 30.68 71.88
3 1∶50 110 4 32.79 84.28
4 1∶50 110 4.5 30.71 86.91
5 1∶50 110 5 29.61 82.66
6 1∶50 110 6 27.92 80.54
7 1∶50 110 8 27.51 77.90
8 1∶50 110 10 26.4 75.22
作为一种优选方案，本发明的工艺步骤为：提取溶剂为10％硝酸-水溶液，固液比为1∶50的10％硝酸-水溶液，提取温度为110℃，提取时间为4h。

Claims (4)

1.一种秸秆纤维素的提取方法，其特征在于，包括如下步骤：将秸秆去叶洗净，粉碎过40目筛，取粉碎后的秸秆粉末于圆底烧瓶中，加入固液比为1∶30～70的10％硝酸-水溶液，提取温度为90～130℃，提取时间为3～10h，经过连续机械搅拌脱除秸秆中的半纤维素和木质素，然后趁热过滤，用热水冲洗，真空干燥，即得秸秆纤维素。
2.根据权利要求1所述的秸秆纤维素的提取方法，其特征在于，所述提取溶剂为10％硝酸-水溶液。
3.根据权利要求1所述的秸秆纤维素的提取方法，其特征在于，工艺参数为：固液比为1∶50，提取温度为110℃，提取时间为4.5h。
4.根据权利要求1所述的秸秆纤维素的提取方法，其特征在于，所述热水冲洗为80℃以上的热水。
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