专利名称：一种从甘蔗渣制备聚阴离子纤维素的方法
技术领域：
本发明涉及一种以甘蔗渣为原料制备聚阴离子纤维素的方法，属生物化 工领域。
背景技术：
聚附离子纤维素(Poly anioniccellulose)简称PAC,是由天然纤维 素经生物化学改性而制得的水溶性纤维素醚类衍生物，是一种重要的水溶 性纤维素醚，通常应用其钠盐。现行的PAC的主要制备方法为溶剂法，以棉 花为原料，使用的溶剂为异丙醇，工艺复杂，成本高。
发明内容
为了克服现行PAC制备方法的缺点，本发明提供了一种从甘蔗渣制备聚 阴离子纤维素的方法，甘蔗渣属于农业固体废弃物中的一种，以甘蔗渣为原 料采用生物催化法生产PAC既增加了效益又保护了环境，具有重大的意义。
本发明制备PAC的工艺过程如下
(1) 将甘蔗渣粉碎至60-100目，加入反应罐中，然后加入相对于甘蔗 渣2-4倍重量的水，再向反应罐中加入复合生物催化剂，混合均匀后，升温 至60-80°C，反应l-3小时，经压榨过滤，滤液干燥，得甘蔗渣纤维素；所述 复合生物催化剂的加入量按照每100重量份数甘蔗渣中加入0. 06-0. 30重量 份数的复合生物催化剂；
(2) 将甘蔗渣纤维素加入反应罐中，然后加入相对于甘蔗渣纤维素3-5 倍重量的浓度为90%的乙醇，再按照每100重量份数甘蔗渣纤维素中加入 40-80重量份数的固体氢氧化钠，30-5(TC反应，搅拌20-50分钟后，再按照每100重量份数甘蔗渣纤维素中加入0. 2-0. 8重量份数的复合反应催化剂， 30-50。C反应30分钟，然后再按照每100重量份数甘蔗渣纤维素中加入40-80 重量份数的氯乙酸，所述的氯乙酸加入前用浓度为90%的乙醇配成浓度为50% 的氯乙酸溶液，加完后升温至40-7(TC反应，搅拌反应2-5小时，停止反应， 用盐酸中和到pH9.5，离心，离心后的乙醇回收循环使用，离心后得到的固体 用90%乙醇洗两遍后，80°(:干燥到水分<10%，得到聚阴离子纤维素，称重。测 定粘度，取代度，水分和氯化物浓度。
本发明中所用复合生物催化剂是为了去除木质素，它是由下述重量份数 的原料混合组成木质素酶2-3，异淀粉酶1-2，果胶酶1-2和水2-14。所用 复合反应催化剂是由下述重量份数的原料均匀混合组成硼砂40-80，氯化钠 10-50和碳酸钠10-50。
本发明以甘蔗渣为原料，用乙醇作溶剂，采用催化法制备PAC，具有配方 合理、工艺简单、可连续化操作的优点，生产成本低廉、产品质量优良的特 点。本发明有益效果是
(1) 本发明以甘蔗渣为原料制备聚阴离子纤维素，比传统工艺以棉花为 原料制备聚阴离子纤维素可以大幅度降低成本，本发明每吨聚阴离子纤维素 的成本约为6000元人民币，传统工艺每吨聚阴离子纤维素的成本约为9000 元人民币。
(2) 本发明以甘蔗渣为原料制备甘蔗渣纤维素是复合生^l催化剂的生物 法，比传统工艺用化学法和物理法既降低成本30%，又不产生环境污染，同时 节约能源，其中节煤60%,节电60%。
(3) 本发明采用复合反应催化剂制备聚阴离子纤维素，比采用传统工艺 生产的产品性能更优良。对低粘度和高取代度产品(HV-PAC)的取代度可大 大提高，传统工艺PAC的取代度为0. 8-1. 4，本发明PAC的取代度为0. 8-1. 8， 对高粘度和低取代度产品(LV-PAC)的粘度也可大幅度提高，传统工艺PAC的2%粘度为5000-40000 mPa. s,本发明PAC的2%粘度为5000-60000 mPa.
具体实施例方式
实施例一 制备HV-PAC
(1) 将200公斤甘蔗渣粉碎至60-100目，加入反应罐中，然后加入600 公斤的水，再加入O. 12公斤的复合生物催化剂，混合均匀后，升温至7(TC， 反应2小时，经压榨过滤，滤液干燥，得甘蔗渣纤维素120公斤。
(2) 将100公斤甘蔗渣纤维素加入反应罐中，然后加入400公斤的浓度 为90%的乙醇，再加入60公斤固体氢氧化钠，4(TC搅拌30分钟后，再加入 0. 5公斤的复合反应催化剂，35。C反应30分钟，然后再加入70公斤的氯乙酸, 所述的氯乙酸加入前用浓度为90%的乙醇配成浓度为50%的氯乙酸溶液。加完 后升温至45'C反应，搅拌反应3小时，停止反应，用盐酸中和到pH9.5，离 心，离心后的乙醇回收循环使用，固体用90%乙醇洗两遍后，8(TC干燥到水分 <10%,得到聚阴离子纤维素公斤110公斤。测得2%粘度为180 mPa.s,取代 度为1. 5，水分为7%和氯化物为0.6%。
制备HV-PAC过程中所用复合生物催化剂是由下述原料混合组成的木质 素酶20克，异淀粉酶20克，果胶酶20克，水60克，溶解混匀。所用复合 反应催化剂是由下述的原料均匀混合组成的硼砂300克，氯化钠100克， 碳酸钠100克，混合均匀。
实施例二
制备HV-PAC
(1) 将100公斤甘蔗渣粉碎至60-100目，加入反应罐中，然后加入400 公斤的水，再加入0.20公斤的复合生物催化剂，混合均匀后，升温至80'C, 反应3小时，经压搾过滤，干燥，得甘蔗渣纤维素70公斤。
(2) 将50公斤甘蔗渣纤维素加入反应罐中，然后加入250公斤的90%的乙醇，再加入20公斤固体氢氧化钠，45。C反应，搅拌30分钟后，再加入0. 3公斤的复合反应催化剂，35-C反应40分钟，然后再加入40公斤的氯乙酸，所述的氯乙酸加入前用90%的乙醇配成浓度为50%的氯乙酸溶液，加完后升温至70。C反应，搅拌反应2小时，停止反应，用盐酸中和到pH9.5，离心，离心后的乙醇回收循环使用，固体用90%乙醇洗两遍后，801:干燥到水分<10%，得到聚阴离子纤维素公斤60公斤。测得2%粘度为190 mPa. s，取代度为1. 8，水分为8%和氯化物为0. 7%。
制备HV-PAC过程中所用复合生物催化剂是由下述原料混合组成的木质素酶30克，异淀粉酶20克，果胶酶10克，水140克，溶解混匀。所用复合反应催化剂是由下述的原料混合组成的硼砂200克，氯化钠50克，碳酸钠50克，混合均匀。
实施例三
制备HV-PAC
(1) 将300公斤甘蔗渣粉碎至60-100目，加入反应罐中，然后加入900公斤的水，再加入0.20公斤的复合生物催化剂，混合均匀后，升温至6(TC,反应2小时，经压榨过滤，干燥，得甘蔗渣纤维素190公斤。
(2) 将150公斤甘蔗渣纤维素加入反应罐中，然后加入450公斤的浓度为90%的乙醇，再加入120公斤固体氢氧化钠，4(TC反应，搅拌30分钟后，再加入0.7公斤的复合反应催化剂，3(TC反应50分钟，然后再加入100公斤的氯乙酸，所述的氯乙酸加入前用浓度为90%的乙醇配成浓度为50%的氯乙酸溶液，加完后升温至40'C反应，搅拌反应2小时，停止反应，用盐酸中和到pH9.5，离心，离心后的乙醇回收循环使用，固体用90%乙醇洗两遍后，8(TC干燥到水分<10%,得到聚阴离子纤维素公斤170公斤。测得2%粘度为170mPa.s，取代度为1.6，水分为8%和氯化物为0. 4%。
制备HV-PAC过程中所用复合生物催化剂是由下述原料混合组成的木质素酶30克，异淀粉酶20克，果胶酶20克，水130克，溶解混匀。所用复合反应催化剂是由下述的原料混合组成的硼砂400克，氯化钠200克，碳酸钠100克，混合均匀。
实施例四
制备LV-PAC
(1) 将400公斤甘蔗渣粉碎至60-100目，加入反应罐中，然后加入1200公斤的水，再加入0. 8公斤的复合生物催化剂，混合均匀后，升温至7(TC，反应3小时，经压榨过滤，干燥，得甘蔗渣纤维素240公斤。
(2) 将200公斤甘蔗渣纤维素加入反应罐中，然后加入600公斤的浓度为90%的乙醇，再加入80公斤固体氢氧化钠，40'C反应，搅拌20分钟后，再加入1. 0公斤的复合反应催化剂，35'C反应30分钟，然后再加入80公斤的氯乙酸,所述的氯乙酸加入前用浓度为90%的乙醇配成浓度为50%的氯乙酸溶液,加完后升温至5(TC反应，搅拌反应2小时，停止反应，用盐酸中和到pH9.5，离心，离心后的乙醇回收循环使用，固体用90%乙醇洗两遍后，8(TC干燥到水分<10%,得到聚阴离子纤维素260公斤。测得2%粘度为40000 mPa. s，取代度为0. 8，水分为5%和氯化物为0. 5%。
制备LV-PAC过程中所用复合生物催化剂是由下述原料混合组成的木质素酶300克，异淀粉酶150克，果胶酶150克，水200克，溶解混匀。所用复合反应催化剂是由下述的原料混合组成的硼砂600克，氯化钠100克，碳酸钠300克，混合均匀。
实施例五
制备LV-PAC
(1)将800公斤甘蔗渣粉碎至60-100目，加入反应罐中，然后加入1600公斤的水，再加入1.30公斤的复合生物催化剂，混合均匀后，升温至80'C，反应3小时，经压榨过滤，干燥，得甘蔗渣纤维素480公斤。
(2)将400公斤甘蔗渣纤维素加入反应罐中，然后加入2000公斤的浓度为90%的乙醇，再加入240公斤固体氢氧化钠，4CTC反应，搅拌20分钟后，再加入3.0公斤的复合反应催化剂，35'C反应20分钟，然后再加入200公斤的氯乙酸，所述的氯乙酸加入前用浓度为90%的乙醇配成浓度为50%的氯乙酸溶液，加完后升温至5(TC反应，搅拌反应3小时，停止反应，用盐酸中和到PH9.5,离心，离心后的乙醇回收循环使用，固体用90%乙醇洗两遍后，80°C干燥到水分< 10%,得到聚阴离子纤维素450公斤。测得2%粘度为60000 mPa. s，取代度为0.6，水分为8%和氯化物为0. 9%。
制备LV-PAC过程中所用复合生物催化剂是由下述原料混合组成的木质素酶200克，异淀粉酶200克，果胶酶200克，水700克，溶解混匀。所用复合反应催化剂是由下述的原料混合组成的硼砂2000克，氯化钠500克，碳酸钠500克，混合均匀。
实施例六
制备LV-PAC
(1) 将200公斤甘蔗渣粉碎至60-100目，加入反应罐中，然后加入800公斤的水，再加入0.60公斤的复合生物催化剂，混合均匀后，升温至65'C，反应2小时，经压榨过滤，干燥，得甘蔗渣纤维素120公斤。
(2) 将100公斤甘蔗渣纤维素加入反应罐中，然后加入400公斤的90%的乙醇，再加入50公斤固体氢氧化钠，4(TC反应，搅拌30分钟后，再加入0.8公斤的复合反应催化剂，35。C反应30分钟，然后再加入60公斤的氯乙酸所述的氯乙酸加入前用90%的乙醇配成浓度为50%的氯乙酸溶液，加完后升温至5(TC反应，搅拌反应2.5小时，停止反应，用盐酸中和到pH9.5，离心，离心后的乙醇回收循环使用，固体用90%乙醇洗两遍后，80'C干燥到水分〈10%，得到聚阴离子纤维素110公斤。测得2%粘度为50000 mPa.s，取代度为0.7，水分为6%和氯化物为0. 4%。
制备LV-PAC过程中所用复合生物催化剂是由下述原料混合组成的木质素酶200克，异淀粉酶100克，果胶酶100克，水200克，溶解混匀。所用复合反应催化剂是由下述的原料混合组成的硼砂500克，氯化钠100克，碳酸钠200克，混合均匀。
权利要求
1、一种从甘蔗渣制备聚阴离子纤维素的方法，其特征是，(1)将甘蔗渣粉碎至60-100目，加入反应罐中，然后加入相对于甘蔗渣2-4倍重量的水，再向反应罐中加入复合生物催化剂，混合均匀后，升温至60-80℃，反应1-3小时，经压榨过滤，滤液干燥，得甘蔗渣纤维素；所述复合生物催化剂的加入量按照每100重量份数甘蔗渣中加入0.06-0.30重量份数的复合生物催化剂；(2)将甘蔗渣纤维素加入反应罐中，然后加入相对于甘蔗渣纤维素3-5倍重量的浓度为90％的乙醇，再按照每100重量份数甘蔗渣纤维素中加入40-80重量份数的固体氢氧化钠，30-50℃反应，搅拌20-50分钟后，再按照每100重量份数甘蔗渣纤维素中加入0.2-0.8重量份数的复合反应催化剂，30-50℃反应30分钟，然后再按照每100重量份数甘蔗渣纤维素中加入40-80重量份数的氯乙酸，所述的氯乙酸加入前用浓度为90％的乙醇配成浓度为50％的氯乙酸溶液，加完后升温至40-70℃反应，搅拌反应2-5小时，停止反应，用盐酸中和到pH9.5，离心，离心后的乙醇回收循环使用，离心后得到的固体用90％乙醇洗两遍后，80℃干燥到水分<10％，得到聚阴离子纤维素。
2、 按照权利要求1所述的一种从甘蔗渣制备聚阴离子纤维素的方法，其特 征是，所述的复合生物催化剂是由下述重量份数的原料混合组成:木质素酶2-3， 异淀粉酶卜2，果胶酶1-2和水2-14。
3、 按照权利要求l所述的一种从甘蔗渣制备聚阴离子纤维素的方法，其特 征是，所述的反应催化剂是由下述重量份数的原料混合组成硼砂40-80，氯化 钠10-50和碳酸钠10-50。
全文摘要
本发明公开了一种以甘蔗渣为原料制备聚阴离子纤维素的方法，生产工艺如下①以甘蔗渣为原料采用复合生物催化剂的生物法制备甘蔗渣纤维素；②以甘蔗渣纤维素为原料采用复合反应催化剂制备聚阴离子纤维素。本发明以甘蔗渣为原料，用乙醇作溶剂，采用催化法制备PAC，具有配方合理、工艺简单、可连续化操作的优点，生产成本低廉、产品质量优良的特点。
文档编号C08B11/00GK101481423SQ20091001414
公开日2009年7月15日 申请日期2009年2月12日 优先权日2009年2月12日
发明者王美岭 申请人:王美岭