CN109939569A - 一种甲酸制浆废液中木素的资源化利用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种甲酸制浆废液中木素的资源化利用方法，属于制浆技术领域。该方法先将甲酸制浆废液中木质素制备成甲酸纳米木素，然后将甲酸纳米木素与淀粉复合，制备出疏水复合膜材料。本发明实现了制浆废液后处理的清洁无污染，节约资源；将分离得到甲酸纳米木素应用于淀粉膜制备中，提高了淀粉膜的疏水性能，实现了对制浆废液中木素的高附加值利用，减少了木质素因焚烧对环境造成的影响。

Description

一种甲酸制浆废液中木素的资源化利用方法

技术领域

本发明属于制浆技术领域，具体涉及到一种甲酸制浆废液中木素的资源化利用方法。

背景技术

提高制浆废液中木质素的资源化利用对当下制浆造纸行业具有重要意义，传统的制浆工业中会产生大量的木质素，然而大多数木质素都是直接作为工业“废物”燃烧掉，且木质素燃烧过程中会有大量的温室气体生成，对环境不利。鉴于木质素的天然可再生性，可降解性，及其具有的多种像羰基、羧基、羟基和甲氧基等反应活性的官能团，使得木质素具有抑菌活性，抗氧化和抗紫外性能，在广泛范围内具有可应用性。尤其是近几年随着纳米木质素制备技术的完善，木质素的应用范围得到极大地拓展，为功能化高分子复合材料提供了新的契机，对于提升木质素的附加值具有重要意义。现有应用较多的碱木质素含有较多亲水性的磺酸基官能团，只会进一步增加材料的亲水性能。

淀粉是一类可再生和可降解的天然廉价聚合物，是传统石油基化石材料的有效替代物，但由于淀粉中含有大量的亲水性基团，疏水性能较差。原木质素是由G型，S型和H型苯丙烷结构单元构成的高度分枝聚合物。将两者进行组合制备疏水性能良好的高分子材料成为研究方向。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种甲酸制浆废液中木素的资源化利用方法，满足制浆清洁生产要求，达到资源化利用目的，还能有效改善淀粉膜的疏水性能。

技术方案：为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种甲酸制浆废液中木素的资源化利用方法，先将甲酸制浆废液中木质素制备成甲酸纳米木素，然后将甲酸纳米木素与淀粉复合，制备出疏水复合膜材料。

所述的甲酸制浆废液中木素的资源化利用方法，从甲酸制浆废液中分离出甲酸木素，溶于有机溶剂中，磁力搅拌混合均匀后，转移至透析袋中，使用去离子水透析得到甲酸纳米木素。

所述的甲酸制浆废液中木素的资源化利用方法，将甲酸纳米木素与糊化好的淀粉液加入反应容器中，放置于恒温磁力搅拌器上，搅拌混合均匀；在恒温恒湿环境中静置，获得疏水复合膜。

所述的甲酸制浆废液中木素的资源化利用方法，所述甲酸纳米木素的质量为淀粉质量的1％～3％。

所述的甲酸制浆废液中木素的资源化利用方法，所述有机溶剂为四氢呋喃；所述甲酸木质素与四氢呋喃的用量比为(1∶200)g/mL。

所述的甲酸制浆废液中木素的资源化利用方法，所述透析袋M_w为8000，透析时间为72h。

所述的甲酸制浆废液中木素的资源化利用方法，具体步骤如下：

(1)从甲酸制浆废液中分离出甲酸木质素，溶于有机溶剂中，磁力搅拌混合均匀后，转移至透析袋中，使用去离子水透析得到甲酸纳米木素；

(2)将甲酸纳米木素与糊化好的淀粉液加入反应容器中，放置于恒温磁力搅拌器上，搅拌混合均匀得到复合液；所述甲酸纳米木素的质量为淀粉质量的1％-3％，所述淀粉液的质量分数为1％；

(3)将步骤(2)中得到的复合液倾倒于培养皿中，恒温恒湿环境放置72h，得到疏水性复合膜；恒温磁力搅拌器的温度为65℃，搅拌速度为400rpm。

所述的甲酸制浆废液中木素的资源化利用方法所获得疏水复合膜。

有益效果：与现有的技术相比，本发明的优点包括：

(1)本发明将甲酸制浆废液中分离的木素制成甲酸钠米木素，然后用于制备淀粉膜，充分实现对甲酸制浆废液中木质素的资源化利用，与此同时也降低了木质素焚烧处理时对环境带来的污染。

(2)甲酸制浆过程中不会产生磺酸基，本发明将甲酸纳米木素均匀分散于原淀粉高分子材料中，既可增加淀粉材料的纳米粗糙尺度，又可以有效改善其疏水性能，使得疏水性复合膜产品具有更加优异的用途前景。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。

分离制备甲酸木质素：甲酸制浆废液浓度较高，为提高分离效率，向其中加入10倍体积的水，3000rpm离心10min后去除溶解的半纤维素，得到粗质甲酸木质素固体，离心水洗两遍后去除表面附着的半纤维素，得到纯化的甲酸木质素，所得甲酸木质素得率几乎可达到100％。分离制备的甲酸木质素用于以下实验研究。

实施例1

甲酸制浆废液中木素的资源化利用方法，包括以下步骤：

(1)称取0.5g的甲酸分离木素，溶于100mL的四氢呋喃溶液中，室温300rpm磁力搅拌均匀后，转移至透析袋中(M_w＝8000)，使用去离子水透析72h得到甲酸纳米木素。

(2)称取1％的甲酸纳米木素(相对于淀粉质量)，与糊化好的10g1％的玉米淀粉液加入烧杯中，放置于65℃的恒温磁力搅拌器上，400rpm下搅拌10min，混合均匀得到复合液。

(3)重新计算(2)中得到的淀粉固含量，量取对应淀粉固含量为0.2g的复合液，复合液的体积为6±1mL，将复合液倾倒于直径为6cm的培养皿中，在25℃和50％RH环境中放置72h得到淀粉复合膜。

(4)测定淀粉复合膜的初始接触角和180s时刻处的接触角，结果如下表1。

实施例2

甲酸制浆废液中木素的资源化利用方法，包括以下步骤：

(1)称取0.5g的甲酸分离木素，溶于100mL的四氢呋喃溶液中，室温300rpm磁力搅拌均匀后，转移至透析袋中(M_w＝8000)，使用去离子水透析72h得到甲酸纳米木素。

(2)称取3％的甲酸纳米木素(相对于淀粉质量)，与糊化好的10g1％的玉米淀粉液加入烧杯中，放置于65℃的恒温磁力搅拌器上，400rpm下搅拌10min，混合均匀得到复合液。

(3)重新计算(2)中得到的淀粉固含量，量取对应淀粉固含量为0.2g的复合液，复合液的体积为6±1mL，将复合液倾倒于直径为6cm的培养皿中，25℃和50％RH环境中放置72h得到淀粉复合膜。

(4)测定淀粉复合膜的初始接触角和180s时刻处的接触角，结果如下表1。

表一不同淀粉膜的疏水性能

由表1可知，纯淀粉膜的初始接触角和180s时刻的接触角分别为83.1°和65.6°，表现为亲水性。添加1％和3％的甲酸纳米木素后，淀粉膜的动态接触角有了十分显著的提升，这可归结为甲酸纳米木素所具有的疏水性官能团和纳米尺度，同时和成膜过程中甲酸纳米木素和淀粉上的亲水性羟基的相互作用有关，可能形成了木素上疏水性苯环结构向外的分子构象，从而导致淀粉膜疏水性能的改善，表现为淀粉膜动态接触角的显著提升。在3％的甲酸纳米木素用量时，其初始接触角和180s末的接触角分别达到了128.4°和120°。这表明添加甲酸纳米木素可有效改善淀粉膜疏水性能。

Claims (8)

1.一种甲酸制浆废液中木素的资源化利用方法，其特征在于，先将甲酸制浆废液中木质素制备成甲酸纳米木素，然后将甲酸纳米木素与淀粉复合，制备出疏水复合膜材料。

2.根据权利要求1所述的甲酸制浆废液中木素的资源化利用方法，其特征在于，从甲酸制浆废液中分离出甲酸木质素，溶于有机溶剂中，磁力搅拌混合均匀后，转移至透析袋中，使用去离子水透析得到甲酸纳米木素。

3.根据权利要求1所述的甲酸制浆废液中木素的资源化利用方法，其特征在于，将甲酸纳米木素与糊化好的淀粉液加入反应容器中，放置于恒温磁力搅拌器上，搅拌混合均匀；在恒温恒湿环境中静置，获得疏水复合膜。

4.根据权利要求1或3所述的甲酸制浆废液中木素的资源化利用方法，其特征在于，所述甲酸纳米木素的质量为淀粉质量的1％-3％。

5.根据权利要求2所述的甲酸制浆废液中木素的资源化利用方法，其特征在于，所述有机溶剂为四氢呋喃；所述甲酸木质素与四氢呋喃的用量比为(1∶200)g/mL。

6.根据权利要求2所述的甲酸制浆废液中木素的资源化利用方法，其特征在于，所述透析袋M_w为8000，透析时间为72h。

7.根据权利要求1所述的甲酸制浆废液中木素的资源化利用方法，其特征在于，具体步骤如下：

(1)从甲酸制浆废液中分离出甲酸木质素，溶于有机溶剂中，磁力搅拌混合均匀后，转移至透析袋中，使用去离子水透析得到甲酸纳米木素；

(2)将甲酸纳米木素与糊化好的淀粉液加入反应容器中，放置于恒温磁力搅拌器上，搅拌混合均匀得到复合液；所述甲酸纳米木素的质量为淀粉质量的1％-3％，所述淀粉液的质量分数为1％；

(3)将步骤(2)中得到的复合液倾倒于培养皿中，恒温恒湿环境放置72h，得到疏水性复合膜；恒温磁力搅拌器的温度为65℃，搅拌速度为400rpm。

8.根据权利要求1-7任一项所述的甲酸制浆废液中木素的资源化利用方法所获得疏水复合膜。