CN116397336A - 一种工业大麻纤维的高效脱胶方法 - Google Patents
一种工业大麻纤维的高效脱胶方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116397336A CN116397336A CN202310444545.0A CN202310444545A CN116397336A CN 116397336 A CN116397336 A CN 116397336A CN 202310444545 A CN202310444545 A CN 202310444545A CN 116397336 A CN116397336 A CN 116397336A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- industrial hemp
- concentration
- degumming
- water
- catalyst
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 244000025254 Cannabis sativa Species 0.000 title claims abstract description 77
- 235000012766 Cannabis sativa ssp. sativa var. sativa Nutrition 0.000 title claims abstract description 77
- 235000012765 Cannabis sativa ssp. sativa var. spontanea Nutrition 0.000 title claims abstract description 77
- 235000009120 camo Nutrition 0.000 title claims abstract description 77
- 235000005607 chanvre indien Nutrition 0.000 title claims abstract description 77
- 239000011487 hemp Substances 0.000 title claims abstract description 77
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims abstract description 59
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 68
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 67
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 43
- 238000004061 bleaching Methods 0.000 claims abstract description 38
- 239000012028 Fenton's reagent Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 13
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- MGZTXXNFBIUONY-UHFFFAOYSA-N hydrogen peroxide;iron(2+);sulfuric acid Chemical compound [Fe+2].OO.OS(O)(=O)=O MGZTXXNFBIUONY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 4
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 36
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims description 30
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 25
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- GEHJYWRUCIMESM-UHFFFAOYSA-L sodium sulfite Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])=O GEHJYWRUCIMESM-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 22
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 claims description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 11
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 235000010265 sodium sulphite Nutrition 0.000 claims description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 9
- VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M Sodium acetate Chemical compound [Na+].CC([O-])=O VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 8
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 8
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000001632 sodium acetate Substances 0.000 claims description 8
- 235000017281 sodium acetate Nutrition 0.000 claims description 8
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 7
- UIIMBOGNXHQVGW-DEQYMQKBSA-M Sodium bicarbonate-14C Chemical compound [Na+].O[14C]([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-DEQYMQKBSA-M 0.000 claims description 6
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 6
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 13
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 7
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 abstract description 7
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 abstract description 4
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 abstract description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 30
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 15
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M Sodium bicarbonate Chemical compound [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 12
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 9
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 6
- 229910000030 sodium bicarbonate Inorganic materials 0.000 description 6
- 235000017557 sodium bicarbonate Nutrition 0.000 description 6
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 5
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 5
- -1 hydroxyl free radical Chemical class 0.000 description 5
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 4
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 4
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 4
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 3
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 3
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 3
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YLZOPXRUQYQQID-UHFFFAOYSA-N 3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)-1-[4-[2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]propan-1-one Chemical compound N1N=NC=2CN(CCC=21)CCC(=O)N1CCN(CC1)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F YLZOPXRUQYQQID-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000010718 Oxidation Activity Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 2
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 2
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- TUJKJAMUKRIRHC-UHFFFAOYSA-N hydroxyl Chemical compound [OH] TUJKJAMUKRIRHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZFSLODLOARCGLH-UHFFFAOYSA-N isocyanuric acid Chemical compound OC1=NC(O)=NC(O)=N1 ZFSLODLOARCGLH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002932 luster Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 2
- 239000008239 natural water Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 2
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- JQMFQLVAJGZSQS-UHFFFAOYSA-N 2-[4-[2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]-N-(2-oxo-3H-1,3-benzoxazol-6-yl)acetamide Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)N1CCN(CC1)CC(=O)NC1=CC2=C(NC(O2)=O)C=C1 JQMFQLVAJGZSQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000008564 Boehmeria nivea Species 0.000 description 1
- 229920003043 Cellulose fiber Polymers 0.000 description 1
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 239000013043 chemical agent Substances 0.000 description 1
- 238000004040 coloring Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N melamine Chemical compound NC1=NC(N)=NC(N)=N1 JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002159 nanocrystal Substances 0.000 description 1
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 description 1
- 230000035764 nutrition Effects 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01C—CHEMICAL OR BIOLOGICAL TREATMENT OF NATURAL FILAMENTARY OR FIBROUS MATERIAL TO OBTAIN FILAMENTS OR FIBRES FOR SPINNING; CARBONISING RAGS TO RECOVER ANIMAL FIBRES
- D01C1/00—Treatment of vegetable material
- D01C1/02—Treatment of vegetable material by chemical methods to obtain bast fibres
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Zoology (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明公开了一种工业大麻纤维的高效脱胶方法，该方法包括如下步骤：1)制备催化剂MnFe2O4；2)碱性条件下对工业大麻进行预处理，然后水洗；3)弱酸条件下，在芬顿试剂H2O2、FeSO4·7H2O及催化剂MnFe2O4的作用下，对工业麻纤维进一步脱胶，然后水洗；4)回收催化剂；5)氧漂液对工业大麻纤维进行深入脱胶漂白处理，水洗，烘干。对比其他化学脱胶法，本发明方法化学试剂用量更少，反应时间更短，对环境污染更小、且成本更低。
Description
技术领域
本发明涉及脱胶工艺方法技术领域，尤其涉及一种工业大麻纤维的高效脱胶方法。
背景技术
工业大麻含有大约70％的纤维素和30％的非纤维素成分。这些非纤维素成分，也被定义为胶质，在麻韧皮部发挥着营养和粘合作用的双重作用。胶质内容物与纤维素纤维紧密相连并嵌入其中，使各个纤维无法自由地相互分离。因此，在纺纱过程或大规模工业使用之前，从原麻中去除这些胶质成分是工业大麻纤维加工的重点。
传统的工业大麻脱胶工艺有天然水微生物脱胶、机械脱胶、化学脱胶和生物酶脱胶等方法。天然水微生物脱胶是利用水中的微生物进行脱胶，其缺点为周期长、效率低、劳动强度大，需要用大量的水，对环境污染严重；机械脱胶方法脱胶不彻底，纤维断裂导致分离不良和短纤维长度，这使得纤维纺纱困难；生物酶脱胶可降低脱胶成本，减少环境污染提高精干麻的制成率，且酶脱胶后纤维蓬松软曲，平均长度增加、短纤维率低，但目前生物酶的活性不够高，脱胶率低，且耗时较长、木质素去除不明显。传统化学脱胶是采用化学试剂进行脱胶，脱胶过程中需要使用大量的化学药品和水，不仅耗能高而且环境污染严重。同时由于高温条件下使用大量的强酸、强碱，对麻纤维的损伤极大。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一，为此，本发明提供了一种化学试剂用量更少，反应时间更短，对环境污染更小、且成本更低的工业大麻纤维的脱胶方法。
本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：
本发明实施例提供了一种工业大麻纤维的脱胶方法，包括如下步骤：
1)制备催化剂MnFe2O4；
2)碱性条件下对工业大麻进行预处理，然后水洗；
3)弱酸条件下，在芬顿试剂H2O2、FeSO4·7H2O及催化剂MnFe2O4的作用下，对工业麻纤维进一步脱胶，然后水洗；
4)回收催化剂；
5)氧漂液对工业大麻纤维进行深入脱胶漂白处理，水洗，烘干。
本发明的麻纤维脱胶工艺具有成本低、高效益、环保性高等特点，本发明所得精干麻残胶率低，断裂强力好，纤维柔软度和白度好，纤维性能柔软，手感光泽理想。且本发明中催化剂MnFe2O4大大促进了芬顿对工业大麻的脱胶作用，使得脱胶时间短，用碱量小，废水中碱液浓度低，减少了环境污染,催化剂MnFe2O4制备好后可重复使用，降低了成本，具有良好的应用前景。
在一些实施例中，步骤1)为：以摩尔比为2：1的FeCl3和MnCl2为原料，以乙二醇为溶剂，醋酸钠调节pH为7～8，180℃反应8～12h，冷却后，用磁铁分离沉淀，去离子水，无水乙醇交替洗涤3次，烘干至恒重，制得。
在一些实施例中，步骤2)中，工业大麻按浴比1:10～30加入水，NaOH浓度为1～2g/L下，50-60℃处理50-60分钟，水洗净至洗涤溶液pH值为中性。
优选地，步骤2)中，工业大麻按浴比1:20加入水，NaOH浓度为2g/L下，60℃处理60分钟，水洗净至洗涤溶液pH值为中性。
在一些实施例中，步骤3)中，将工业大麻按照浴比1：10～30，加入芬顿试剂及催化剂MnFe2O4，芬顿试剂的浓度分别为3.5～7wt％H2O2，0.25～0.5wt％FeSO4·7H2O，MnFe2O4的浓度为0.01～0.03wt％，用柠檬酸、碳酸氢钠调节pH至pH＝5，50～60℃处理50～60min，水洗净至洗涤溶液pH值为中性。
本发明实施例中，芬顿试剂中FeSO4·7H2O的浓度为0.25-0.5wt％，FeSO4·7H2O的添加量过多，会导致出现铁泥、纤维着色等现象，如果添加量过少，脱胶效果差；因此，本申请中控制FeSO4·7H2O的浓度为0.25-0.5wt％，并根据FeSO4·7H2O的浓度范围匹配了3.5-7wt％H2O2，两者反应完全。且本发明实施例通过催化剂MnFe2O4的添加，使得芬顿体系中的H2O2活性增强；发明人发现，过多的MnFe2O4的添加会使纤维受到损伤，过少的MnFe2O4的添加在芬顿体系中的活化作用较弱，因此，本申请中控制MnFe2O4的添加量在0.01～0.03wt％。
优选地，步骤3)中，将工业大麻按照浴比1：30，加入芬顿试剂及催化剂MnFe2O4，芬顿试剂的浓度分别为6wt％H2O2，0.4wt％FeSO4·7H2O，MnFe2O4的浓度为0.017wt％，用柠檬酸、碳酸氢钠调节pH至pH＝5，60℃处理60min，水洗净至洗涤溶液pH值为中性。
在一些实施例中，步骤4)中，用磁铁将催化剂分离，将水排出，将催化剂重新收集，放于50℃烘箱烘干至恒重，以备下次使用。
在一些实施例中，步骤5)中，工业大麻按浴比1:10～30加入漂白液，所述漂白液中，过氧化氢浓度为10～14g/L，Na2CO3浓度为1～2g/L，硅酸钠浓度为2～4g/L，亚硫酸钠浓度为0.5～1g/L，80～100℃处理80～100分钟，水洗至pH值为中性，烘干到纤维干燥状态。
优选地，步骤5)中，工业大麻按浴比1:30加入漂白液，所述漂白液中，过氧化氢浓度为14g/L，Na2CO3浓度为2g/L，硅酸钠浓度为2g/L，亚硫酸钠浓度为1g/L，90℃处理100分钟，水洗至pH值为中性，烘干到纤维干燥状态。
本发明的有益效果是：
(1)本发明的麻纤维脱胶工艺流程：MnFe2O4制备—预处理—MnFe2O4辅助Fenton体系氧化脱胶处理—催化剂回收—氧漂—水洗—烘干。具有成本低、高效益、环保性高等特点，本发明所得精干麻残胶率低，断裂强力好，纤维柔软度和白度好，纤维性能柔软，手感光泽理想。
(2)催化剂MnFe2O4大大促进了芬顿对工业大麻的脱胶作用，在低pH值的环境下，由H2O2与FeSO4·7H2O中的Fe2+构成的氧化体系产生氧化活性极强的羟基自由基(·OH)，再通过羟基自由基与有机化合物进行反应，有效地将难降解的高分子有机物分解成小分子颗粒，并且彻底分解成CO2和H2O2。使得脱胶时间短，用碱量小，废水中碱液浓度低，减少了环境污染,催化剂MnFe2O4制备好后可重复使用，降低了成本，具有良好的应用前景。
附图说明
图1为实施例1制备的催化剂的SEM图。
图2为实施例1方法处理后大麻纤维的SEM图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本文中，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。
在本文中，在将值描述为范围的情况下，应当理解，这种公开包括在该范围内的所有可能的子范围的公开，以及落入该范围内的具体数值，而与是否明确指出具体数值或具体子范围无关。
除非另有说明，以下实施例中使用的原料和试剂均为市售商品，或者可以通过已知的方法制备得到。
以下对使用本发明的脱胶方法制备的大麻纤维进行物性检测，得到如下检测数据：断裂强力通过LLY-06E型电子单纤维强力仪测试，拉伸隔距20mm/min，拉伸次数为20次，取平均值。
残胶率的检测参考标准GB/T18147.2-2008。
白度的检测参考标准GB/T17644-2008。
脱胶废水中的COD值按照标准GB11914-1989。
实施例1
一种工业大麻纤维的脱胶方法,包括如下步骤：
1)、制备催化剂MnFe2O4
以30ml乙二醇为溶剂，2.7g醋酸钠调节酸度到7-8，加入0.002mol MnCl2·4H2O和0.004mol FeCl3·6H2O，充分溶解后在反应釜中180℃反应10h，冷却后用磁铁吸出，去离子水无水乙醇交替洗涤3次，烘干至恒重，制得。
2)、碱性条件下对工业大麻进行预处理，然后水洗；
条件为：工业大麻按浴比1:20加入水，NaOH浓度为2g/L下，60℃处理60分钟，水洗净至洗涤溶液pH值为中性。
3)、化学脱胶
将工业大麻按照浴比1：30，加入芬顿试剂及催化剂MnFe2O4，芬顿试剂的浓度分别为6wt％H2O2，0.4wt％FeSO4·7H2O，MnFe2O4的浓度为0.017wt％，用柠檬酸和碳酸氢钠调节pH至pH＝5，60℃处理60min，水洗净至洗涤溶液pH值为中性。
4)、催化剂回收：
用磁铁将催化剂吸到底部，将水排出；将催化剂重新收集，放于50℃烘箱烘干至恒重，以备下次使用；
5)氧漂，然后水洗，烘干。
条件为：工业大麻按浴比1:30加入漂白液，漂白液中，过氧化氢浓度为14g/L，Na2CO3的浓度为2g/L,硅酸钠的浓度为2g/L,亚硫酸钠的浓度为1g/L，90℃处理100分钟，水洗至pH值为中性，烘干到纤维干燥状态。
图1示出了步骤1)制备的催化剂的SEM图，通过图1可以看出，MnFe2O4呈现出均匀的纳米晶体，并且具有良好的中间结构，利于反应进行。
图2示出了实施例1方法处理后大麻纤维的SEM图，通过图2可以看出，图中纤维素之间的氢键打开，导致接触的非结晶区域增加，在纤维的这些区域之间，胶质和木质素等大分子成分被去除，纤维表面光滑且纤维间有良好的分离。
实施例2
一种工业大麻纤维的脱胶方法,包括如下步骤：
1)、制备催化剂MnFe2O4
以30ml乙二醇为溶剂，2.7g醋酸钠调节酸度到7-8，加入0.002mol MnCl2·4H2O和0.004mol FeCl3·6H2O，充分溶解后在反应釜中180℃反应10h，冷却后用磁铁吸出，去离子水无水乙醇交替洗涤3次，烘干至恒重，制得。
2)、碱性条件下对工业大麻进行预处理，然后水洗；
条件为：工业大麻按浴比1:30加入水，NaOH浓度为1g/L下，60℃处理60分钟，水洗净至洗涤溶液pH值为中性。
3)、化学脱胶
将工业大麻按照浴比1：30，加入芬顿试剂及催化剂MnFe2O4，芬顿试剂的浓度分别为3.5wt％H2O2，0.25wt％FeSO4·7H2O，MnFe2O4的浓度为0.017wt％，用柠檬酸和碳酸氢钠调节pH至pH＝5，50℃处理50min，水洗净至洗涤溶液pH值为中性。
4)、催化剂回收：
用磁铁将催化剂吸到底部，将水排出；将催化剂重新收集，放于50℃烘箱烘干至恒重，以备下次使用；
5)氧漂，然后水洗，烘干。
条件为：工业大麻按浴比1:20加入漂白液，漂白液中，过氧化氢浓度为10g/L，Na2CO3的浓度为1g/L,硅酸钠的浓度为2g/L,亚硫酸钠的浓度为0.5g/L，90℃处理90分钟，水洗至pH值为中性，烘干到纤维干燥状态。
实施例3
一种工业大麻纤维的脱胶方法,包括如下步骤：
1)、制备催化剂MnFe2O4
以30ml乙二醇为溶剂，2.7g醋酸钠调节酸度到7-8，加入0.002mol MnCl2·4H2O和0.004mol FeCl3·6H2O，充分溶解后在反应釜中180℃反应10h，冷却后用磁铁吸出，去离子水无水乙醇交替洗涤3次，烘干至恒重，制得。
2)、碱性条件下对工业大麻进行预处理，然后水洗；
条件为：工业大麻按浴比1:30加入水，NaOH浓度为1.5g/L下，55℃处理55分钟，水洗净至洗涤溶液pH值为中性。
3)、化学脱胶
将工业大麻按照浴比1：30，加入芬顿试剂及催化剂MnFe2O4，芬顿试剂的浓度分别为5wt％H2O2，0.35wt％FeSO4·7H2O，MnFe2O4的浓度为0.025wt％，用柠檬酸和碳酸氢钠调节pH至pH＝5，55℃处理55min，水洗净至洗涤溶液pH值为中性。
4)、催化剂回收：
用磁铁将催化剂吸到底部，将水排出；将催化剂重新收集，放于50℃烘箱烘干至恒重，以备下次使用；
5)氧漂，然后水洗，烘干。
条件为：工业大麻按浴比1:30加入漂白液，漂白液中，过氧化氢浓度为12g/L，Na2CO3的浓度为1.5g/L,硅酸钠的浓度为3g/L,亚硫酸钠的浓度为0.7g/L，90℃处理90分钟，水洗至pH值为中性，烘干到纤维干燥状态。
实施例4
一种工业大麻纤维的脱胶方法,包括如下步骤：
1)、制备催化剂MnFe2O4
以30ml乙二醇为溶剂，2.7g醋酸钠调节酸度到7-8，加入0.002mol MnCl2·4H2O和0.004mol FeCl3·6H2O，充分溶解后在反应釜中180℃反应10h，冷却后用磁铁吸出，去离子水无水乙醇交替洗涤3次，烘干至恒重，制得。
2)、碱性条件下对工业大麻进行预处理，然后水洗；
条件为：工业大麻按浴比1:30加入水，NaOH浓度为2g/L下，60℃处理60分钟，水洗净至洗涤溶液pH值为中性。
3)、化学脱胶
将工业大麻按照浴比1：30，加入芬顿试剂及催化剂MnFe2O4，芬顿试剂的浓度分别为7wt％H2O2，0.5wt％FeSO4·7H2O，MnFe2O4的浓度为0.03wt％，用柠檬酸和碳酸氢钠调节pH至pH＝5，60℃处理60min，水洗净至洗涤溶液pH值为中性。
4)、催化剂回收：
用磁铁将催化剂吸到底部，将水排出；将催化剂重新收集，放于50℃烘箱烘干至恒重，以备下次使用；
5)氧漂，然后水洗，烘干。
条件为：工业大麻按浴比1:10加入漂白液，漂白液中，过氧化氢浓度为14g/L，Na2CO3的浓度为2g/L,硅酸钠的浓度为4g/L,亚硫酸钠的浓度为1g/L，100℃处理100分钟，水洗至pH值为中性，烘干到纤维干燥状态。
对比例1
与实施例2不同的是，对比例1中不使用催化剂MnFe2O4。
对比例2
对比例2中，步骤3)为：
将工业大麻按照浴比1：30，加入H2O2及催化剂MnFe2O4，H2O2浓度为3.5wt％，MnFe2O4的浓度为0.017wt％，用柠檬酸和碳酸氢钠调节pH至pH＝5，60℃处理60min，水洗净至洗涤溶液pH值为中性。
其他步骤同实施例2。
对比例3
对比例3中，催化剂采用多孔g-C3N4替代实施例2中的催化剂MnFe2O4。
多孔g-C3N4的制备方法为：先将2.5g三聚氰胺研磨5分钟，再将2.5g的氰尿酸和其混合在一起，再研磨10分钟；然后将其置于100m的乙醇溶液中，搅拌2h，超声1小时。接着将乙醇溶液放在90℃的水浴锅中蒸干获得超分子前驱体。之后将得到的超分子前驱体以1.5℃/min的加热速率从室温升至550℃，然后恒温煅烧6h，制备得到。
步骤3)的化学脱胶条件为：将工业大麻按照浴比1：30，加入芬顿试剂及催化剂多孔g-C3N4，芬顿试剂的浓度分别为5％H2O2，0.35％ FeSO4·7H2O，g-C3N4的浓度为0.025％，用柠檬酸和碳酸氢钠调节pH至pH＝5，55℃处理55min，水洗净至洗涤溶液pH值为中性。氙灯照射下60℃处理60min。
其他步骤同实施例2。
对比例4
对比例4中，催化剂采用g-C3N4/TiO2替代实施例2中的催化剂MnFe2O4。
g-C3N4/TiO2的制备：将g-C3N4(其制备方法见对比例3)和TiO2按照质量比1:1混合，置于马弗炉中，煅烧温度为550℃，煅烧时间为2h，得到产品。
步骤3)的化学脱胶条件为：将工业大麻按照浴比1：30，加入芬顿试剂及催化剂g-C3N4/TiO2，芬顿试剂的浓度分别为5％H2O2，0.35％ FeSO4·7H2O，g-C3N4/TiO2的浓度为0.025％，用柠檬酸和碳酸氢钠调节pH至pH＝5，55℃处理55min，水洗净至洗涤溶液pH值为中性。氙灯照射下60℃处理60min。
其他步骤同实施例2。
对比例5
对比例5中步骤1)为：
以30ml乙二醇为溶剂，2.7g醋酸钠调节酸度到7-8，加入0.006mol MnCl2·4H2O和0.012mol FeCl3·6H2O，充分溶解后在反应釜中180℃反应10h，冷却后用磁铁吸出，去离子水无水乙醇交替洗涤3次，烘干至恒重，制得。
其他步骤同实施例2。
对比例6
对比例6中工业大麻纤维的脱胶方法，包括如下步骤：
1)、制备催化剂MnFe2O4
以30ml乙二醇为溶剂，2.7g醋酸钠调节酸度到7-8，加入0.002molMnCl2.4H2O和0.004molFeCl3.6H2O,充分溶解后在反应釜中180℃反应10h，冷却后用磁铁吸出，去离子水无水乙醇交替洗涤3，烘干至恒重，制得。
2)、碱性条件下对工业大麻进行预处理，然后水洗；
条件为：工业大麻按浴比1:40加入水，NaOH浓度为3g/L下，70℃处理70分钟，水洗净至洗涤溶液pH值为中性。
3)、化学脱胶
将工业大麻按照浴比1：40，加入芬顿试剂及催化剂MnFe2O4，芬顿试剂的浓度分别为8％H2O2，0.6％ FeSO4·7H2O，MnFe2O4的浓度为0.035％，用柠檬酸和碳酸氢钠调节pH至pH＝5，70℃处理70min，水洗净至洗涤溶液pH值为中性。
4)、催化剂回收：
用磁铁将催化剂吸到底部，将水排出；将催化剂重新收集，放于50℃烘箱烘干至恒重，以备下次使用；
5)氧漂，然后水洗，烘干。
条件为：工业大麻按浴比1:40加入漂白液，漂白液中，过氧化氢浓度为15g/L，Na2CO3的浓度为3g/L,硅酸钠的浓度为5g/L,亚硫酸钠的浓度为1.5g/L，110℃处理110分钟，水洗至pH值为中性，烘干到纤维干燥状态。
实施例1-4及对比例1-6的残胶率、断裂强力、白度、脱胶废水中的COD值如表1所示。
表1实施例1-4及对比例1-6的检测数据
综上，本发明的工业大麻纤维脱胶工艺方法，脱胶后工业大麻残胶率5.86-6.81％，断裂强力30.12-32.65CN，白度26.78-28.92，脱胶效果较好，COD值为15000-16000mg/L，有利于环保。其中实施例1的效果更佳。
通过实施例2和对比例1可以看出，当不加入MnFe2O4，其他条件不变，对比例1残胶率为12.87％，断裂强力为48.51cN,白度为25.01％，COD值为16375mg/L。通过对比可以看出，对比例1脱胶后纤维残胶率较高，说明其脱胶效果略差；白度低，说明漂白效果不好。实施例2的脱胶漂白效果之所以比对比例1好，分析原因是MnFe2O4的加入使得芬顿体系中的H2O2活性加大，H2O2氧化作用增强，既能够破坏大量的双键结构，还可以破坏色素发色基团和木质素内的发色基团，产生漂白作用。
通过实施例2和对比例2可以看出，当不添加FeSO4·7H2O，其他条件不变，对比例2残胶率为15.32％，断裂强力为49.52cN，白度为29.43％，COD值为22409mg/L。通过对比可以看出，对比例2脱胶处理后的效果没有实施例2的好。分析原因是FeSO4·7H2O，在芬顿体系中作用很大，FeSO4·7H2O中Fe2+与的H2O2构成的氧化体系产生氧化活性极强的羟基自由基(·OH)，对麻进行分解，Fe2+氧化后变成Fe3+，H2O2又可以将Fe3+还原成Fe2+同时产生羟基自由基(·OH)，如此循环不断激发产生羟基自由基(·OH)，对麻进行充分的分解。
通过实施例2、对比例3、对比例4的残胶率和纤维断裂强力等数据可以看出，g-C3N4与g-C3N4/TiO2在芬顿体系脱胶中起的作用不大，这可能与氙灯在脱胶反应过程中因大麻纤维的不透光性造成的照射不均匀所致，增大了实际生产的难度，虽对比其他化学脱胶工艺COD值降低，但这两种催化剂相较于MnFe2O4不易回收，且增大了生产成本。
通过实施例2和对比例5可以看出，对比例5中MnFe2O4的制备中改变FeCl3.6H2O和MnCl2.4H2O的用量，对比例1残胶率为6.71％，断裂强力为25.12cN,白度为23.69％，COD值为16213mg/L。通过对比可以看出，对比例5脱胶后纤维残胶率略低，但其强力却大大降低，白度也差。分析原因是按此用量制备出来的MnFe2O4催化剂颜色要更深，会造成纤维着色，催化效果增强，但是对纤维的损伤更大。
通过实施例2和对比例6可以看出，催化剂MnFe2O4不变，其他各步骤中，化学试剂用量增加，温度增高和时间增长。对比例6残胶率为5.79％，断裂强力为24.85cN,白度为28.95％，COD值为15946mg/L。通过对比可以看出，对比例6脱胶后纤维残胶率虽然低，强力大大降低，分析原因是其脱胶过程化学药品用量增大、时间加长，温度增高对麻纤维的损伤很大。
在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (9)
1.一种工业大麻纤维的脱胶方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)制备催化剂MnFe2O4；
2)碱性条件下对工业大麻进行预处理，然后水洗；
3)弱酸条件下，在芬顿试剂H2O2、FeSO4·7H2O及催化剂MnFe2O4的作用下，对工业麻纤维进一步脱胶，然后水洗；
4)回收催化剂；
5)氧漂液对工业大麻纤维进行深入脱胶漂白处理，水洗，烘干。
2.根据权利要求1所述的一种工业大麻纤维的脱胶方法，其特征在于，步骤1)为：以摩尔比为2：1的FeCl3和MnCl2为原料，以乙二醇为溶剂，醋酸钠调节pH为7～8，180℃反应8～12h，冷却后，用磁铁分离沉淀，去离子水，无水乙醇交替洗涤3次，烘干至恒重，制得。
3.根据权利要求1所述的一种工业大麻纤维的脱胶方法，其特征在于，步骤2)中，工业大麻按浴比1:10～30加入水，NaOH浓度为1～2g/L下，50-60℃处理50-60分钟，水洗净至洗涤溶液pH值为中性。
4.根据权利要求3所述的一种工业大麻纤维的脱胶方法，其特征在于，步骤2)中，工业大麻按浴比1:20加入水，NaOH浓度为2g/L下，60℃处理60分钟，水洗净至洗涤溶液pH值为中性。
5.根据权利要求1所述的一种工业大麻纤维的脱胶方法，其特征在于，步骤3)中，将工业大麻按照浴比1：10～30，加入芬顿试剂及催化剂MnFe2O4，芬顿试剂的浓度分别为3.5～7wt％H2O2，0.25～0.5wt％FeSO4·7H2O，MnFe2O4的浓度为0.01～0.03wt％，用柠檬酸、碳酸氢钠调节pH至pH＝5，50～60℃处理50～60min，水洗净至洗涤溶液pH值为中性。
6.根据权利要求5所述的一种工业大麻纤维的脱胶方法，其特征在于，步骤3)中，将工业大麻按照浴比1：30，加入芬顿试剂及催化剂MnFe2O4，芬顿试剂的浓度分别为6wt％H2O2，0.4wt％FeSO4·7H2O，MnFe2O4的浓度为0.017wt％，用柠檬酸、碳酸氢钠调节pH至pH＝5，60℃处理60min，水洗净至洗涤溶液pH值为中性。
7.根据权利要求1所述的一种工业大麻纤维的脱胶方法，其特征在于，步骤4)中，用磁铁将催化剂分离，将水排出，将催化剂重新收集，放于50℃烘箱烘干至恒重，以备下次使用。
8.根据权利要求1所述的一种工业大麻纤维的脱胶方法，其特征在于，步骤5)中，工业大麻按浴比1:10～30加入漂白液，所述漂白液中，过氧化氢浓度为10～14g/L，Na2CO3浓度为1～2g/L，硅酸钠浓度为2～4g/L，亚硫酸钠浓度为0.5～1g/L，80～100℃处理80～100分钟，水洗至pH值为中性，烘干到纤维干燥状态。
9.根据权利要求8所述的一种工业大麻纤维的脱胶方法，其特征在于，步骤5)中，工业大麻按浴比1:30加入漂白液，所述漂白液中，过氧化氢浓度为14g/L，Na2CO3浓度为2g/L，硅酸钠浓度为2g/L，亚硫酸钠浓度为1g/L，90℃处理100分钟，水洗至pH值为中性，烘干到纤维干燥状态。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310444545.0A CN116397336A (zh) | 2023-04-24 | 2023-04-24 | 一种工业大麻纤维的高效脱胶方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310444545.0A CN116397336A (zh) | 2023-04-24 | 2023-04-24 | 一种工业大麻纤维的高效脱胶方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116397336A true CN116397336A (zh) | 2023-07-07 |
Family
ID=87014112
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310444545.0A Pending CN116397336A (zh) | 2023-04-24 | 2023-04-24 | 一种工业大麻纤维的高效脱胶方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116397336A (zh) |
-
2023
- 2023-04-24 CN CN202310444545.0A patent/CN116397336A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101638811A (zh) | 一种桑皮纤维的脱胶工艺 | |
| CN101929089B (zh) | 一种湿式催化氧化清洁制浆工艺 | |
| CN102527348B (zh) | 一种木素重金属离子吸附剂及其制备方法 | |
| CN1217038C (zh) | 竹材成纤的制备方法 | |
| TW201400670A (zh) | 一種化學製漿方法 | |
| CN1843938A (zh) | 一种五氧化二钒的生产方法 | |
| CN113322525A (zh) | 一种基于低共熔溶剂的一步苎麻脱胶提取精干麻纤维的方法 | |
| CN102505547B (zh) | 一种高聚合度棉浆及其生产方法 | |
| CN101891158A (zh) | 一种用于蒽醌法生产过氧化氢工作液连续再生的处理方法 | |
| US20170036868A1 (en) | Method for producing ultrahigh-viscosity refined cotton and device for transporting refined cotton pulp | |
| CN103255484B (zh) | 棉秆皮精干纤维及其制备方法 | |
| EP3882380B1 (en) | One stage method for acid metal removal and bleach | |
| CN116397336A (zh) | 一种工业大麻纤维的高效脱胶方法 | |
| CN107522797B (zh) | 一种低粘度高持水性琼脂的生产工艺 | |
| CN114000205B (zh) | 一种高质量低污染选择性氧化苎麻脱胶的方法 | |
| CN113249995B (zh) | 一种生物质纤维素单纤维和木质素的清洁高效分离方法 | |
| CN102337690B (zh) | 竹浆铝盐蒸煮同步留硅制浆方法 | |
| CN111518227B (zh) | 一种琼脂胶液的制备方法 | |
| CN109736119B (zh) | 一种纸浆漂白方法 | |
| CN113186747A (zh) | 以竹浆粕为原料生产竹溶解浆和高纯度木聚糖的方法 | |
| CN115637603B (zh) | 一种废旧纯棉织物制备浆粕的方法及其所得产品和应用 | |
| CN111534865A (zh) | 一种苎麻酶脱-氧漂联合脱胶工艺 | |
| CN114086262B (zh) | 一种使用氮羟基邻苯二甲酰亚胺苎麻氧化脱胶方法 | |
| CN110552072B (zh) | 高品质罗布麻纤维的高效环保脱胶前处理方法 | |
| CN116496421A (zh) | 一种铁皮石斛纳米纤维素的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |