CN108660836A - 一种利用秸秆提取纤维素的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种利用秸秆提取纤维素的方法，包括如下步骤：将清洗后的秸秆进行粉碎，并过40‑60目筛，得到秸秆粉末；将所述秸秆粉末和碱溶液混合并浸泡20‑50h；得第一混合液；将所述第一混合液进行蒸汽爆破处理，然后过滤，将滤渣进行干燥，得预处理物；将所述预处理物和3‑甲基‑N‑丁基氯代吡啶溶液混合，并在40‑60℃的条件下搅拌3‑10h；得第二混合液；将所述第二混合液浓缩干燥，然后用去离子水进行清洗，干燥后得纤维素提取物。本发明采用蒸汽爆破预处理技术处理既能达到破坏蒸汽爆破处理，又能达到活化纤维素的目的，同时还能有效提取半纤维素。本方法简单易行，适用于工厂化生产。

Description

一种利用秸秆提取纤维素的方法
技术领域
本发明涉及生物质处理技术。更具体地，涉及一种利用秸秆提取纤维素的方法。
背景技术
纤维素(cellulose)是由葡萄糖组成的大分子多糖。不溶于水及一般有机溶剂。是植物细胞壁的主要成分。纤维素是自然界中分布最广、含量最多的一种多糖，占植物界碳含量的50％以上。棉花的纤维素含量接近100％，为天然的最纯纤维素来源。一般木材中，纤维素占40～50％，还有10～30％的半纤维素和20～30％的木质素。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。
农作物秸秆产量大、分布广、种类多，一直是农民生活和农业发展的宝贵资源。秸秆作为我国北方重要的农副产物，含有丰富的可利用化学成分，但利用率却一直很低，除小部分作烧柴和造纸原料外，大部分作为废弃物被烧掉，这不仅浪费了资源，还造成了严重的环境污染和火灾隐患。因此，加快推进秸秆的综合利用，对于稳定农业生态平衡、增加农业收入、缓解资源约束、减轻环境压力等都具有十分重要的意义。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。
因此,本发明提供一种从秸秆中提取纤维素的方法。该方法简单易行，适用于工厂化生产。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种利用秸秆提取纤维素的方法。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种利用秸秆提取纤维素的方法，包括如下步骤：
1)将清洗后的秸秆进行粉碎，并过40-60目筛，得到秸秆粉末；。
2)将所述秸秆粉末和碱溶液混合并浸泡20-50h；得第一混合液；
3)将所述第一混合液进行蒸汽爆破处理，然后过滤，将滤渣进行干燥，得预处理物；
4)将所述预处理物和3-甲基-N-丁基氯代吡啶水溶液混合，并在40-60℃的条件下搅拌3-10h；然后过滤得第二混合液；
5)将所述第二混合液浓缩干燥，然后用去离子水进行清洗3-5次，干燥后得纤维素提取物。
进一步，所述碱溶液为氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液、碳酸钠水溶液或氢氧化钙水溶液；优选地，所述碱溶液为氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液。
进一步，所述蒸汽爆破处理的压力≥0.04Mpa，蒸汽爆破处理的时间为2-3min；所述蒸汽爆破主要是利用高温高压水蒸汽处理纤维原料，并通过瞬间泄压过程实现原料的组分分离和结构变化，从而达到活化纤维素的目的。蒸汽爆破原理是将渗进植物组织内部的蒸汽分子瞬时释放完毕，使蒸汽内能转化为机械能并作用于生物质组织细胞层间。
进一步，所述碱溶液的质量百分数为3％-5％，该碱液碱性可溶解半纤维素。
进一步，所述秸秆粉末与碱溶液的质量比为1:5-10。
进一步，所述预处理物和3-甲基-N-丁基氯代吡啶溶液的质量比为1:5-20。
进一步，所述3-甲基-N-丁基氯代吡啶水溶液的质量百分数为0.04-0.1％；所述3-甲基-N-丁基氯代吡啶水溶液用作表面活性剂，它可以使液体更好的润湿固体，使液体更好的进入材料组织，辅助提取。
进一步，所述干燥的温度为70-80℃，干燥时间为1-2h。
进一步，步骤1)中，所述清洗后的秸秆是指将秸秆去除石、土等杂质，然后去叶切成小段；并进行清洗和干燥后得到的。
本发明的有益效果如下：
1、本发明采用蒸汽爆破预处理技术处理既能达到破坏蒸汽爆破处理，又能达到活化纤维素的目的，同时还能有效提取半纤维素。
2、本方法简单易行，处理温度低、不污染环境，适用于工厂化生产。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
实施例1
一种利用秸秆提取纤维素的方法，包括如下步骤：
1)预处理：将5g秸秆去除石、土等杂质，然后去叶并切成小段，并进行清洗和于70-80℃条件下干燥1-2h，得清洗后的秸秆；将所述清洗后的秸秆进行粉碎，并过40-60目筛，得到秸秆粉末；。
2)将所述秸秆粉末和质量百分数为5％的氢氧化钠水溶液按质量比1:8的比例混合并浸泡48h；得第一混合液；
3)将所述第一混合液在压力≥0.04Mpa条件下进行蒸汽爆破处理3min，然后过滤，将滤渣于70-80℃条件下干燥1-2h，得预处理物；
4)将所述预处理物和3-甲基-N-丁基氯代吡啶溶液按质量比为1：10的比例混合，并在50℃的条件下搅拌5h；然后过滤得第二混合液；
5)将所述第二混合液浓缩干燥，然后用去离子水进行清洗5次，于70-80℃
条件下干燥1-2h，得纤维素提取物。所述纤维素的得率为45％。
实施例2
一种利用秸秆提取纤维素的方法，包括如下步骤：
1)预处理：将5g秸秆去除石、土等杂质，然后去叶并切成小段，并进行清洗和于80℃条件下干燥2h，得清洗后的秸秆；将所述清洗后的秸秆进行粉碎，并过50目筛，得到秸秆粉末；。
2)将所述秸秆粉末和浓度为5％的氢氧化钠溶液按质量比1:8的比例混合并浸泡48h；得第一混合液；
3)将所述第一混合液在压力≥0.04Mpa条件下进行蒸汽爆破处理3min，然后过滤，将滤渣于70℃条件下干燥1h，得预处理物；
4)将所述预处理物和3-甲基-N-丁基氯代吡啶溶液按质量比为1：10的比例混合，并在50℃的条件下搅拌5h；然后过滤得第二混合液；
5)将所述第二混合液浓缩干燥，然后用去离子水进行清洗5次，并于70-80℃下干燥1-2h，，得纤维素提取物。所述纤维素的得率为45.8％。
实施例3
1)预处理：将5g秸秆去除石、土等杂质，然后去叶并切成小段，并进行清洗和于75℃条件下干燥2h，得清洗后的秸秆；将所述清洗后的秸秆进行粉碎，并过50目筛，得到秸秆粉末；。
2)将所述秸秆粉末和浓度为5％的氢氧化钠溶液按质量比1:8的比例混合并浸泡48h；得第一混合液；
3)将所述第一混合液在压力≥0.04Mpa条件下进行蒸汽爆破处理3min，然后过滤，将滤渣于75℃条件下干燥1h，得预处理物；
4)将所述预处理物和3-甲基-N-丁基氯代吡啶溶液按质量比为1：10的比例混合，并在50℃的条件下搅拌5h；然后过滤得第二混合液；
5)将所述第二混合液浓缩干燥，然后用去离子水进行清洗5次，于80℃条件下干燥2h，得纤维素提取物。
所述纤维素的得率为47％。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (8)

1.一种利用秸秆提取纤维素的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将清洗后的秸秆进行粉碎，并过40-60目筛，得到秸秆粉末；
2)将所述秸秆粉末和碱溶液混合并浸泡20-50h；得第一混合液；
3)将所述第一混合液进行蒸汽爆破处理，然后过滤，将滤渣进行干燥，得预处理物；
4)将所述预处理物和3-甲基-N-丁基氯代吡啶水溶液混合，并在40-60℃的条件下搅拌3-10h；得第二混合液；
5)将所述第二混合液浓缩干燥，然后用去离子水进行清洗，干燥后得纤维素提取物。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碱溶液为氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液、碳酸钠水溶液或氢氧化钙水溶液。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述蒸汽爆破处理的压力≥0.04Mpa，蒸汽爆破处理的时间为2-3min。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述碱溶液的质量百分数为3％-5％。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述秸秆粉末与碱溶液的质量比为1:5-10。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预处理物和3-甲基-N-丁基氯代吡啶溶液的质量比为1:5-20。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述3-甲基-N-丁基氯代吡啶水溶液的质量百分数为0.04-0.1％。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述干燥的温度为70-80℃，干燥时间为1-2h。
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