专利名称：一种以苹果渣为原料制备高吸水凝胶的方法
技术领域：
本发明涉及一种制备高吸水凝胶的方法，具体涉及一种以苹果渣为原料制备高吸水凝胶的方法。
背景技术：
我国每年产生大量的苹果渣，除少量被应用于深加工外，绝大部分被遗弃。据调查，陕西省目前用苹果渣作肥料、燃料的占15 % -20 %，作饲料用的约为10 %，当垃圾处理的约占70%，每年大约有10万-15万t的苹果渣不仅白白浪费掉，还严重污染环境。经测定，干果渣中粗纤维和无氮浸出物含量分别为18. 6%和58. 1%，而无氮浸出物中主要是淀粉成分。目前，纤维素系、淀粉系类高吸水材料的制备及性能研究已经受到国内外研究者的日益关注。高吸水材料被广泛应用于化工、农林等方面，在全球环境问题日益严重的当下，高吸水材料更是被广泛的应用于干旱地区植树造林、农作物抗旱等方面。例如，我国森林覆盖面积小，土地沙化面积增大，需要植树造林、种草植被、植树育苗、水土保持，需要大量的高吸水材料，而目前我国的生产能力很低，不到世界的1 %。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以苹果渣为原料制备高吸水凝胶的方法，该方法利用传统的先醚化后交联的方法制备高吸水凝胶，并结合利用微波的辐照技术和超声波在媒质中高效的传播特性来制备高吸水凝胶，较传统方法省时且凝胶性能相对较好，相对于传统的利用纤维素制备的高吸水材料而言，其保水率高。为达到上述目的，本发明采用的技术方案是1)将苹果渣烘干，粉碎过筛，备用；2)将过筛后的苹果渣置于乙醇溶液中使其形成均相体系，再向其中加入氢氧化钠溶液，加盖静置5 他得混合液；3)将混合液在60kHz的超声波频率下超声碱化15 30min后，再在微波频率为 2450MHz下微波间歇辐照碱化1 anin ；4)在碱化后的混合液中加入氯乙酸醚化剂，在60kHz的超声波频率下超声醚化 10 25min后，再在微波频率为M50MHz下微波间歇辐照醚化1 ^iin ；5)在醚化后的混合液中加入N-N-亚甲基双丙烯酰胺交联剂，在60kHz的超声波频率下超声醚化15-30min后，再在微波频率为2450MHz下微波间歇辐照醚化Hmin ；6)反应结束后，用冰醋酸调PH值为7 ；7)在1500r/s的转速下离心分离反应产物，弃去上层液体，将沉淀物用水洗涤，再离心，重复多次；8)最后，将沉淀物用乙醇洗涤去除盐分，抽滤，将滤饼烘干，粉碎、过筛，得到高吸水凝胶。所述步骤2)苹果渣与乙醇溶液的料液比为1 5 1 8(g/ml)，乙醇溶液的体积分数为75 85%，苹果渣与氢氧化钠的料液比为1 12 1 18(g/ml)，氢氧化钠的质量分数为25 35%。所述超声波的功率为140 200W，微波功率为119 200W。所述氯乙酸醚化剂与氢氧化钠的质量比为1 2-3。所述N-N-亚甲基双丙烯酰胺交联剂与苹果渣的质量比为0.03-0. 06 1。所述步骤8)中过筛目数为80 120目。本发明与已有技术相比，具有如下优点首先，所选原料无需进行细化处理，直接烘干粉碎即可利用，大大降低成本。而且， 将苹果渣制备成高吸水凝胶实现了提高其附加值的综合利用。其次，传统利用纤维素或者淀粉采用先醚化后交联的方法制备高吸水材料，通常采用搅拌并控制温度的反应条件。近年来，也有研究者采用微波辐照法来制备。而本发明，将微波和超声波联用制备高吸水凝胶不但省时还提高了产品的各性能，制备得到的吸水凝胶比利用纤维素为原料制备得到吸水材料的保水率高，本发明制备的高吸水凝胶的吸水倍率可达30 100g/g。
图1为本发明制备得到的高吸水凝胶，其凝胶在各种状态下的照片(a)未吸水凝胶(非绝干状态)；(b)吸水后处于溶胀状态下的凝胶。
具体实施例方式实施例1 1)将苹果渣烘干，粉碎过筛，备用；2)将过筛后的苹果渣置于乙醇溶液中使其形成均相体系，再向其中加入氢氧化钠溶液，加盖静置证得混合液；其中苹果渣与乙醇溶液的料液比为1 8(g/ml)，乙醇溶液的体积分数为75%，苹果渣与氢氧化钠的料液比为1 18 (g/ml)，氢氧化钠的质量分数为 25% ；3)将混合液在超声波频率为60kHz、超声波功率为140 200W下超声碱化15 30min后，再在微波频率为M50MHz、微波功率为119 200W下微波间歇辐照碱化1 2min ；4)在碱化后的混合液中按氯乙酸醚化剂与氢氧化钠的质量比为1 3加入氯乙酸醚化剂，在超声波频率为60kHz、超声波功率为140 200W下超声醚化10 25min后，再在微波频率为M50MHz、微波功率为119 200W下微波间歇辐照醚化1 ^iin ；5)在醚化后的混合液中按N-N-亚甲基双丙烯酰胺交联剂与苹果渣的质量比为 0.06 1加入N-N-亚甲基双丙烯酰胺交联剂，在超声波频率为60kHz、超声波功率为140 200W下超声醚化15-30min后，再在微波频率为M50MHz、微波功率为119 200W下微波间歇辐照醚化Hmin ；6)反应结束后，用冰醋酸调PH值为7 ；7)在1500r/s的转速下离心分离反应产物，弃去上层液体，将沉淀物用水洗涤，再离心，重复多次；8)最后，将沉淀物用乙醇洗涤去除盐分，抽滤，将滤饼烘干，粉碎、过80 120目筛，得到高吸水凝胶，其吸水倍率为78g/g，由图1可以看出本发明制备的高吸水凝胶(a)未吸水凝胶(非绝干状态)；(b)吸水后处于溶胀状态下的凝胶的保水率高。实施例2 1)将苹果渣烘干，粉碎过筛，备用；2)将过筛后的苹果渣置于乙醇溶液中使其形成均相体系，再向其中加入氢氧化钠溶液，加盖静置他得混合液；其中苹果渣与乙醇溶液的料液比为1 5(g/ml)，乙醇溶液的体积分数为85%，苹果渣与氢氧化钠的料液比为1 12 (g/ml)，氢氧化钠的质量分数为 35% ；3)将混合液在超声波频率为60kHz、超声波功率为140 200W下超声碱化15 30min后，再在微波频率为M50MHz、微波功率为119 200W下微波间歇辐照碱化1 2min ；4)在碱化后的混合液中按氯乙酸醚化剂与氢氧化钠的质量比为1 2加入氯乙酸醚化剂，在超声波频率为60kHz、超声波功率为140 200W下超声醚化10 25min后，再在微波频率为M50MHz、微波功率为119 200W下微波间歇辐照醚化1 ^iin ；5)在醚化后的混合液中按N-N-亚甲基双丙烯酰胺交联剂与苹果渣的质量比为 0.03 1加入N-N-亚甲基双丙烯酰胺交联剂，在超声波频率为60kHz、超声波功率为140 200W下超声醚化15-30min后，再在微波频率为M50MHz、微波功率为119 200W下微波间歇辐照醚化Hmin ；6)反应结束后，用冰醋酸调PH值为7 ；7)在1500r/s的转速下离心分离反应产物，弃去上层液体，将沉淀物用水洗涤，再离心，重复多次；8)最后，将沉淀物用乙醇洗涤去除盐分，抽滤，将滤饼烘干，粉碎、过80 120目筛，得到高吸水凝胶，其吸水倍率为98g/g。实施例3:1)将苹果渣烘干，粉碎过筛，备用；2)将过筛后的苹果渣置于乙醇溶液中使其形成均相体系，再向其中加入氢氧化钠溶液，加盖静置几得混合液；其中苹果渣与乙醇溶液的料液比为1 6(g/ml)，乙醇溶液的体积分数为83%，苹果渣与氢氧化钠的料液比为1 14(g/ml)，氢氧化钠的质量分数为 32% ；3)将混合液在超声波频率为60kHz、超声波功率为140 200W下超声碱化15 30min后，再在微波频率为M50MHz、微波功率为119 200W下微波间歇辐照碱化1 2min ；4)在碱化后的混合液中按氯乙酸醚化剂与氢氧化钠的质量比为1 2. 3加入氯乙酸醚化剂，在超声波频率为60kHz、超声波功率为140 200W下超声醚化10 25min后，再在微波频率为M50MHz、微波功率为119 200W下微波间歇辐照醚化1 ^iin ；5)在醚化后的混合液中按N-N-亚甲基双丙烯酰胺交联剂与苹果渣的质量比为 0.05 1加入N-N-亚甲基双丙烯酰胺交联剂，在超声波频率为60kHz、超声波功率为140 200W下超声醚化15-30min后，再在微波频率为M50MHz、微波功率为119 200W下微波间歇辐照醚化Hmin ；
6)反应结束后，用冰醋酸调PH值为7 ；7)在1500r/s的转速下离心分离反应产物，弃去上层液体，将沉淀物用水洗涤，再离心，重复多次；8)最后，将沉淀物用乙醇洗涤去除盐分，抽滤，将滤饼烘干，粉碎、过80 120目筛，得到高吸水凝胶，其吸水倍率为56g/g。实施例4 1)将苹果渣烘干，粉碎过筛，备用；2)将过筛后的苹果渣置于乙醇溶液中使其形成均相体系，再向其中加入氢氧化钠溶液，加盖静置他得混合液；其中苹果渣与乙醇溶液的料液比为1 7(g/ml)，乙醇溶液的体积分数为78%，苹果渣与氢氧化钠的料液比为1 16 (g/ml)，氢氧化钠的质量分数为 28% ；3)将混合液在超声波频率为60kHz、超声波功率为140 200W下超声碱化15 30min后，再在微波频率为M50MHz、微波功率为119 200W下微波间歇辐照碱化1 2min ；4)在碱化后的混合液中按氯乙酸醚化剂与氢氧化钠的质量比为1 2. 7加入氯乙酸醚化剂，在超声波频率为60kHz、超声波功率为140 200W下超声醚化10 25min后，再在微波频率为M50MHz、微波功率为119 200W下微波间歇辐照醚化1 ^iin ；5)在醚化后的混合液中按N-N-亚甲基双丙烯酰胺交联剂与苹果渣的质量比为 0.04 1加入N-N-亚甲基双丙烯酰胺交联剂，在超声波频率为60kHz、超声波功率为140 200W下超声醚化15-30min后，再在微波频率为M50MHz、微波功率为119 200W下微波间歇辐照醚化Hmin ；6)反应结束后，用冰醋酸调PH值为7 ；7)在1500r/s的转速下离心分离反应产物，弃去上层液体，将沉淀物用水洗涤，再离心，重复多次；8)最后，将沉淀物用乙醇洗涤去除盐分，抽滤，将滤饼烘干，粉碎、过80 120目筛，得到高吸水凝胶，其吸水倍率为82g/g。
权利要求
1.一种以苹果渣为原料制备高吸水凝胶的方法，其特征在于1)将苹果渣烘干，粉碎过筛，备用；2)将过筛后的苹果渣置于乙醇溶液中使其形成均相体系，再向其中加入氢氧化钠溶液，加盖静置5 他得混合液；3)将混合液在60kHz的超声波频率下超声碱化15 30min后，再在微波频率为 2450MHz下微波间歇辐照碱化1 anin ；4)在碱化后的混合液中加入氯乙酸醚化剂，在60kHz的超声波频率下超声醚化10 25min后，再在微波频率为M50MHz下微波间歇辐照醚化1 ^iin ；5)在醚化后的混合液中加入N-N-亚甲基双丙烯酰胺交联剂，在60kHz的超声波频率下超声醚化15-30min后，再在微波频率为M50MHz下微波间歇辐照醚化Hmin ；6)反应结束后，用冰醋酸调PH值为7；7)在1500r/s的转速下离心分离反应产物，弃去上层液体，将沉淀物用水洗涤，再离心，重复多次；8)最后，将沉淀物用乙醇洗涤去除盐分，抽滤，将滤饼烘干，粉碎、过筛，得到高吸水凝胶。
2.根据权利要求1所述的种以苹果渣为原料制备高吸水凝胶的方法，其特征在于所述步骤2)苹果渣与乙醇溶液的料液比为1 5 1 8(g/ml)，乙醇溶液的体积分数为 75 85%，苹果渣与氢氧化钠的料液比为1 12 1 18 (g/ml)，氢氧化钠的质量分数为 25 35%。
3.根据权利要求1所述的种以苹果渣为原料制备高吸水凝胶的方法，其特征在于所述超声波的功率为140 200W，微波功率为119 200W。
4.根据权利要求1所述的种以苹果渣为原料制备高吸水凝胶的方法，其特征在于所述氯乙酸醚化剂与氢氧化钠的质量比为1 2-3。
5.根据权利要求1所述的种以苹果渣为原料制备高吸水凝胶的方法，其特征在于所述N-N-亚甲基双丙烯酰胺交联剂与苹果渣的质量比为0. 03-0. 06 I0
6.根据权利要求1所述的种以苹果渣为原料制备高吸水凝胶的方法，其特征在于所述步骤8)中过筛目数为80 120目。
全文摘要
本发明公开了一种以苹果渣为原料制备高吸水凝胶的方法。其制备过程为苹果渣烘干→粉碎过筛→在乙醇与NaOH的混合液中浸泡→先超声碱化后，再微波辐照碱化→加入醚化剂，先超声醚化后，再微波辐照醚化→加入交联剂，先超声交联后，再微波辐照交联→调节pH→水洗涤→乙醇洗涤→抽滤→烘干→高吸水凝胶。采用本方法制备的高吸水凝胶，其吸水倍率可达30～100g/g。该方法制备高吸水凝胶，无需将苹果渣细化处理，直接粉碎即可为原料，制备得到的凝胶相比纤维素制备的吸水材料保水率高。
文档编号C08B31/00GK102153665SQ20111005937
公开日2011年8月17日 申请日期2011年3月11日 优先权日2011年3月11日
发明者罗仓学, 郭美丽 申请人:陕西农产品加工技术研究院