一种粗制纤维素的深度纯化方法
【专利说明】
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技术领域： 本发明涉及一种纤维素纯化方法，特别是涉及一种粗制纤维素的深度纯化方法。
[0002]
【背景技术】： 纤维素是自然界中存在量最大的一类天然高分子材料，已广泛应用于制浆造纸、再生 纺织纤维、纤维素衍生物、食品、医药等工业领域。近年来，随着石化资源的日益匮乏和全球 性能源危机日益显现，可再生生物质资源已成为众多学者的研究热点，纤维素因其资源丰 富和无毒性等特征而成为清洁能源研究的重要生物质能之一。
[0003] 自然界中，纤维素主要通过物理与化学的方式与木质素、半纤维素、果胶、脂腊等 物质相结合分布在木本植物的细胞壁中，其中木质素和半纤维素含量较高，且是最难除净 的两种非纤维素物质。目前，从纤维素含量较高的棉短绒中提取的纤维素含量可达到95% 以上，而从木材、秸杆、甘蔗渣、稻草等物质中提取的粗制纤维素含量很难达到90%以上，不 能满足高档次浆柏纤维和造纸的需求，更不适合用于清洁能源的生产原料。
[0004] 物理、化学或物理化学处理基本可将原材料中的果胶、脂腊、蛋白质等非纤维素成 分除净，粗制纤维素中残留的杂质主要有木质素和半纤维素。所以，粗制纤维素的深度纯化 的目的是进一步去除木质素和半纤维素。目前，木质素和半纤维素的去除方法主要有氯化 法、酸处理、碱处理等几种，这些方法不仅需要高温条件，而且会使纤维素发生降解、氧化、 变性等方法，从而影响纤维素的应用性能和原纤结构。
[0005]
【发明内容】
： 本发明的目的在于提供一种粗制纤维素的深度纯化方法，既能有效去除木质素和半纤 维素，且纯化后的纤维素中α -纤维素含量高，纤维素结构和性能无影响。
[0006] 为达到上述目的，本发明的技术方案是： 一种粗制纤维素的深度纯化方法，其特征在于，包括下列步骤： (1) 粗制纤维素混合： 将不同批次制取的粗制纤维素进行混合； (2) 纯化处理： 调整浴比为I :10-20，用醋酸钠与醋酸组成的缓冲溶液调节pH值为6-7,投入3-8g/ L的生物酶，在超声波作用下，于50-60°C之间处理60-90min，超声波频率为53kHz，功率为 100 ~180W ; (3) 生物酶失活： 将步骤（2)的纤维素纯化处理浴升温至80-9(TC处理10_20min，然后常温下水洗，脱 水，烘干。
[0007] 进一步的设置在于： 所述的粗制纤维素是经过物理法、化学法或物理-化学联合法从小麦秸杆、稻草秸杆、 竹、麻、甘蔗渣等原材料中提取的粗制品，优选采用从小麦、稻草或黄麻中提取而得的粗制 纤维素。
[0008] 所述的生物酶由组分A与组分B按I :1-5的比例配置而成，所述组分A为木质素 过氧化物酶、锰过氧化物酶、漆酶中的一种或几种，所述组分B为木聚糖酶。
[0009] 本发明优选的一种粗制纤维素的深度纯化方法，其特征在于，包括如下步骤： (1) 粗制纤维素混合： 将从小麦秸杆中提取的不同批次的粗制纤维素进行混合； (2) 纯化处理： 调整浴比为1 :15,用醋酸钠与醋酸组成的缓冲溶液调节pH值为6. 5,然后投入6g/L的 生物酶，在超声波作用下，于55°C处理80min，超声波频率为53kHz，功率为120W ; 所述生物酶由组分A与组分B按质量比1 :3配置而成，所述组分A为木质素过氧化物 酶与漆酶，木质素过氧化物酶与漆酶的质量比为1 :2,组分B为木聚糖酶； (3) 生物酶失活： 将纤维素纯化处理浴升温至80°C处理20min，然后常温水洗、脱水、烘干。
[0010] 本发明优选的一种粗制纤维素的深度纯化方法，其特征在于，包括如下步骤： (1) 粗制纤维素混合： 将从稻草中提取的不同批次的粗制纤维素进行混合； (2) 纯化处理： 调整浴比为1 :15,用醋酸钠与醋酸组成的缓冲溶液调节pH值为6. 5,然后投入4g/L的 生物酶，在超声波作用下，于55°C处理60min，超声波频率为53kHz，功率为100W ; 所述生物酶由组分A与组分B按质量比1 :2配置而成，所述组分A为木质素过氧化物 酶、锰过氧化物酶和漆酶，木质素过氧化物酶、锰过氧化物酶和漆酶三者的质量比为1 :1 : 2,组分B为木聚糖酶； (3) 生物酶失活： 将纤维素纯化处理浴升温至80°C处理15min，然后常温水洗、脱水、烘干。
[0011] 本发明优选的一种粗制纤维素的深度纯化方法，其特征在于，包括如下步骤： (1) 粗制纤维素混合： 将从黄麻中提取的不同批次的粗制纤维素进行混合； (2) 纯化处理： 调整浴比为1 :10,用醋酸钠与醋酸组成的缓冲溶液调节PH值为6. 5,然后投入3g/L的 生物酶，在超声波作用下，于60°C处理60min，超声波频率为53kHz，功率为120W ; 所述生物酶由组分A与组分B按质量比1 :2配置而成，所述组分A为木质素过氧化物 酶与漆酶，木质素过氧化物酶与漆酶的质量比为1 :1，组分B为木聚糖酶； (3) 生物酶失活： 将纤维素纯化处理浴升温至80°C处理15min，然后常温水洗，脱水，烘干。
[0012] 本发明的工作原理如下： 本发明通过生物酶联合超声波对粗制纤维素进行纯化处理，同时通过对于生物酶的选 择、以及研究超声波工艺对于纤维素纯化的影响，申请人发现：生物酶具有高效性和高度专 一性，而且处理条件比较温和，但要求底物杂质含量较少。粗制纤维素成分比较简单，基本 是由纤维素、木质素和半纤维素三种成分组成，正好符合生物酶的要求。此外，超声波效应 所需温度与生物酶活性温度接近，超声波与生物酶具有协同增效作用。由此可见，采用超声 波辅助生物酶对粗制纤维素进行深度纯化，不仅可以有效提高纤维素纯度，而且不会对纤 维素造成损伤。
[0013] 本发明的有益效果如下： 通过使用本发明得到的一种粗制纤维素深度纯化方法，与现有技术相比，具有以下突 出优点和积极效果：（1)整个加工过程无需添加化学助剂，污染小；（2)本发明处理无需高 温，能耗低；（3)本发明工艺流程短，易控制，且耗时少；（4)粗制纤维素经该方法处理后，α -纤维素含量显著提高，纤维素结构与性能无损伤。（5)本发明纯化的不同批次的纤维素制 品间的α-纤维素含量差异小。
[0014] 以下结合【具体实施方式】对本发明做进一步说明。
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【具体实施方式】： 实施例1 : 本实施例的一种粗制纤维素深度纯化方法，包括如下步骤： (1) 粗制纤维素混合： 将从小麦秸杆中提取的不同批次的粗制纤维素进行混