一种分离半纤维素和纤维素的方法技术

本发明专利技术提供一种分离半纤维素和纤维素的方法，首先取经制浆所得的浆料并采用瓦利打浆机进行打浆处理，然后在碱液即氢氧化钠溶液浸泡状态下利用微波加热方式溶解和移除半纤维素，即可获得高纤维素含量的纤维；同时采用有机溶剂置换碱液中脱除的半纤维素，最终可以达到有效分离半纤维素和纤维素的目的。本发明专利技术的优点在于：能够分离获得高纯度的纤维素、又能同时回收高纯度的半纤维素，从而提升了植物纤维原料的利用价值，实现生物质资源的综合，利用具有重要的意义；且能够降低碱液用量，调和处理温度，生产高等级溶解浆，减小环境污染和节约生产成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于生物质资源综合利用领域，具体涉及一种分离半纤维素和纤维素的方法。
技术介绍
天然的纤维素基植物纤维是自然界中含量最为丰富的自然资源之一，它具有绿色环保以及可再生等优良特性，无疑可以成为重要的新型工业原料。其中，同为碳水化合物的纤维素和半纤维素是植物纤维的两种主要组成成分，在针叶木中纤维素和半纤维素的含量分别为45％～50％与25％～35％，在阔叶木中它们含量分别为40％～55％与24％～40％，在草类纤维中它们含量分别为35％～50％与25％～35％。一方面，纤维素具有多种独特的性能，包括稳定的物理化学特性、致密且有规律的大分子排列、可持续的且绿色的来源、无污染型的生产和消费，这些特性和优势已经奠定了纤维素在人民生活和工业生产中的重要地位，纤维素产品及其衍生品已经被广泛应用在日化、生物食品、化工、医药卫生以及航空航天等诸多行业领域；另一方面，作为短链碳水化合物，半纤维素利用也已经取得世界瞩目的效果：通过醚化和酯化改性，半纤维素可以作为造纸助剂、粘合剂和化工材料等应用到制浆造纸、建筑行业以及生物制药产业中，此外也可以发酵制备乙醇、蒸馏生产糠醛、生产木糖醇和乙酸等多种具有广泛应用价值的产品。目前，获取高纯度纤维素的主要手段是生产溶解浆，它是由植物纤维原料通过化学处理而得到的一种纤维素含量较高，而半纤维素、木素和其他化学成分含量相对较低的化学精制浆。碱抽提处理可以高效提升溶解浆纤维素的纯度，且在实际工业生产中应用极为广泛；碱抽提处理主要包括冷碱抽提和热碱抽提。但实际应用中，碱抽提处理仍然面临一些困境和亟待解决难题，例如：冷碱抽提需要非常高的碱用量，需耗费的碱浓高达7％～10％，且其处理温度较低，一般低于40℃，而经制浆所得的浆料通常是相对较高(高于100℃)的，这意味着，在进行冷碱抽提操作前还必须对浆料进行冷却降温处理，从而降低整个分离效率；热碱抽提需要较高的温度(120℃～145℃)，但高温度则伴随着较高的得率损失。传统的半纤维素获得方法主要是直接对植物纤维原料进行物理、化学、酶以及微波等单独或者结合的处理，这种处理分离手段具有较高的针对性，但在处理纤维原料的过程中会引入木质素、灰分以及树脂等杂质成分，从而增加半纤维素的分离难度，降低半纤维素的化学纯度。因此，研发出一种既能够分离获得高纯度的纤维素、又能同时回收高纯度的半纤维素的方法或工艺是本领域从业人员所迫切希望地。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种分离半纤维素和纤维素的方法，能够同时获得高纯度的纤维素和高纯度的半纤维素。本专利技术是通过以下技术方案解决上述技术问题的：一种分离半纤维素和纤维素的方法，该方法包括如下具体操作步骤：(1)、取360g经制浆所得的浆料，并置于瓦利打浆机内进行打浆处理，打浆结束后收集、浓缩纸浆纤维至干度为10％～15％，得纤维浆料，备用；(2)、取20g～50g步骤(1)所得纤维浆料，并加入氢氧化钠溶液和水调节纤维浓度至2％～8％，且调节后所得浆料中的氢氧化钠的浓度为0.5％～4.0％；然后进行碱-微波处理，处理温度为40℃～80℃，处理时间为10min～30min，微波处理功率为500w～800w；(3)、将碱-微波处理后所得的溶液进行过滤分离处理，分别收集固体剩余物和滤液即碱抽提液；(4)、将步骤(3)所收集到的固体剩余物采用清水进行充分洗涤，洗涤至清水的pH为7.0-8.0即得高纯度的纤维素；(5)、在步骤(3)收集的碱抽提液中加入乙酸调节pH至5.0-7.0，然后加入2～4倍碱抽提液体积的有机溶剂，并于3500rmp～4500rmp的转速下离心10min～20min，最后依次过滤、分离与收集即可得半纤维素。进一步地，所述步骤(1)中：打浆处理的打浆浓度为1.3％～1.7％，瓦利打浆机的杠杆负荷为29N～54N。进一步地，所述步骤(1)中制浆所得的浆料为针叶木或阔叶木或竹子或草类纤维素纤维所制得的浆料。进一步地，所述步骤(3)中的过滤分离处理时在布氏漏斗上进行的。进一步地，所述步骤(5)中的有机溶剂为甲醇、乙醇、丙酮的至少一种。本专利技术的有益效果在于：提供一种分离半纤维素和纤维素的方法，其既能够分离获得高纯度的纤维素、又能同时回收高纯度的半纤维素，即该方法能够同时获得高纯度的纤维素和高纯度的半纤维素，从而提升了植物纤维原料的利用价值，实现生物质资源的综合利用，具有重要的意义；且与现有生产制备溶解浆的冷碱抽提方法相比，本专利技术方法能够降低碱液用量，调和处理温度，生产高等级溶解浆；与传统半纤维素抽提方法相比，本专利技术方法可以制备高纯度的半纤维素，最终提升分离效果，减小环境污染和节约生产成本。【具体实施方式】本专利技术一种分离半纤维素和纤维素的方法，该方法包括如下具体操作步骤：(1)、取360g经制浆所得的浆料，并置于瓦利打浆机内进行打浆处理，打浆结束后收集、浓缩纸浆纤维至干度为10％～15％，得纤维浆料，备用；(2)、取20g～50g步骤(1)所得纤维浆料，并加入氢氧化钠溶液和水调节纤维浓度至2％～8％，且调节后所得浆料中的氢氧化钠的浓度为0.5％～4％，加入氢氧化钠溶液能够促进半纤维素的溶出；然后进行碱-微波处理，处理温度为40℃～80℃，处理时间为10min～30min，微波处理功率为500w～800w；(3)、将碱-微波处理后所得的溶液进行过滤分离处理，分别收集固体剩余物和滤液即碱抽提液；(4)、将步骤(3)所收集到的固体剩余物采用清水进行充分洗涤，洗涤至清水的pH为7.0-8.0即得高纯度的纤维素；(5)、在步骤(3)收集的碱抽提液中加入乙酸调节pH至5.0-7.0，然后加入2～4倍碱抽提液体积的有机溶剂，并于3500rmp～4500rmp的转速下离心10min～20min，最后依次过滤、分离与收集即可得半纤维素。其中：步骤(1)中打浆处理的打浆浓度为1.3％～1.7％，瓦利打浆机的杠杆负荷为29N～54N，使得打浆效果更好；步骤(1)中制浆所得的浆料为针叶木或阔叶木或竹子或草类纤维素纤维所制得的浆料。步骤(3)中的过滤分离处理时在布氏漏斗上进行的；步骤(5)中的有机溶剂为甲醇、乙醇、丙酮中的至少一种。另外，需要说明的是，本专利技术中的百分数在无特别说明的情况下均为质量百分数；本专利技术采用瓦力打浆改善纸浆纤维形态，利于半纤维素在后续处理中的溶出，同时微波处理进一步强化了碱抽提分离半纤维素和纤维素的效果和作用。本专利技术的主要原理是：采用瓦利打浆机进行打浆处理，然后在碱液即氢氧化钠溶液浸泡状态下利用微波加热方式溶解和移除半纤维素，即可获得高纤维素含量的纤维；同时采用有机溶剂置换碱液中脱除的半纤维素，最终可以达到有效分离半纤维素和纤维素的目的。为了对本专利技术方法进行进一步的阐述说明，申请人给出了如下几个实施例，且这些实施例仅是示例性的，并不用于限制本专利技术的保护范围。实施例1分离马尾松硫酸盐浆中的半纤维素和纤维素在瓦利打浆机的浆槽中加入10L水，启动电源，缓慢加入360g经制浆后所得的马尾松硫酸盐浆，并再补加水调节至纸浆纤维浓度为1.5％，在54N杠杆负荷的作用下打浆20min，然后收集纸浆纤维悬浮液并进行浓缩处理至打浆纤维的干度为12％，得纤维浆料，备用；取20g所得纤维浆料并放入微波加热装置中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分离半纤维素和纤维素的方法，其特征在于：该方法包括如下具体操作步骤：(1)、取360g经制浆所得的浆料，并置于瓦利打浆机内进行打浆处理，打浆结束后收集、浓缩纸浆纤维至干度为10％～15％，得纤维浆料，备用；(2)、取20g～50g步骤(1)所得纤维浆料，并加入氢氧化钠溶液和水调节纤维浓度至2％～8％，且调节后所得浆料中的氢氧化钠的浓度为0.5％～4.0％；然后进行碱‑微波处理，处理温度为40℃～80℃，处理时间为10min～30min，微波处理功率为500w～800w；(3)、将碱‑微波处理后所得的溶液进行过滤分离处理，分别收集固体剩余物和滤液即碱抽提液；(4)、将步骤(3)所收集到的固体剩余物采用清水进行充分洗涤，洗涤至清水的pH为7.0‑8.0即得高纯度的纤维素；(5)、在步骤(3)收集的碱抽提液中加入乙酸调节pH至5.0‑7.0，然后加入2～4倍碱抽提液体积的有机溶剂，并于3500rmp～4500rmp的转速下离心10min～20min，最后依次过滤、分离与收集即可得半纤维素。

【技术特征摘要】
1.一种分离半纤维素和纤维素的方法，其特征在于：该方法包括如下具体操作步骤：(1)、取360g经制浆所得的浆料，并置于瓦利打浆机内进行打浆处理，打浆结束后收集、浓缩纸浆纤维至干度为10％～15％，得纤维浆料，备用；(2)、取20g～50g步骤(1)所得纤维浆料，并加入氢氧化钠溶液和水调节纤维浓度至2％～8％，且调节后所得浆料中的氢氧化钠的浓度为0.5％～4.0％；然后进行碱-微波处理，处理温度为40℃～80℃，处理时间为10min～30min，微波处理功率为500w～800w；(3)、将碱-微波处理后所得的溶液进行过滤分离处理，分别收集固体剩余物和滤液即碱抽提液；(4)、将步骤(3)所收集到的固体剩余物采用清水进行充分洗涤，洗涤至清水的pH为7.0-8.0即得高纯度的纤维素；(5)、在步骤(3)收集的碱抽提液中加入乙酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建国，倪永浩，马晓娟，黄方，黄六莲，陈礼辉，
申请(专利权)人：福建农林大学，
类型：发明
国别省市：福建;35