L)洗涤，得到二级洗涤液I. 22L;第三次用去离子水 I. 2L洗涤，得到三级洗涤液I. 2L;将上述所得的4.IL一级洗涤液作为含碱半纤维素提取液 进入下道工序，经检测，含碱半纤维素提取液中半纤维素的浓度为55g/L;
[0032] (3)脱碱：将含碱半纤维素提取液4.IL投入到小型平板膜超滤机中进行超滤分 离，平板膜截留分子量200000道尔顿，透过液为碱液，截留液为含半纤维素溶液，当截留液 体积缩小至I. 2L时加入去离子水继续超滤，直至截留液半纤维素浓度大于或等于150g/L 时且其电导率< 100Us/cm时，收集截留液，将截留液喷雾干燥，即得到粉末状半纤维素， 重量为225g，半纤维素对原料收率18. 04%，粉末中半纤维素纯度为80. 2%。
[0033] (4)碱液再生：收集全部的透过液再次经过截留分子量为150道尔顿的纳滤膜装 置，将杂质截留，收集透过液，该透过液即为纯净的再生碱液，碱回收率为92%，适当浓缩后 即可用于下一轮物料的提取。
[0034] 实施例3
[0035] (1)提取：将玉米芯用压扁机压扁（厚度为0.8?5cm)，取IKG投入到IOL圆底烧 瓶中，接到旋转蒸发仪上，烧瓶水浴恒温60°C，抽取真空至_0.05Mpa，吸入4L8% (w/v)的 NaOH溶液，持续旋转待物料和碱液混匀后恢复至常压，持续旋转反应，反应时间60min;
[0036] (2)固液分离：反应结束后，物料进行3次逆流洗涤：第一次用上一批物料（即实 施例2)的二级洗涤液（共I. 22L)洗涤，最终得到4. 5L-级洗涤液；第二次用上一批物料 (即实施例2)的三级洗涤液（共I. 2L)洗涤，得到二级洗涤液I. 2L;第三次用去离子水（共 I. 27L)洗涤，得到三级洗涤液I. 2L;将上述所得的4. 5L-级洗涤液作为含碱半纤维素提取 液进入下道工序，经检测，含碱半纤维素提取液中半纤维素的浓度为60g/L;
[0037] (3)脱碱：将含碱半纤维素提取液4. 5L投入到小型平板膜超滤机中进行超滤分 离，平板膜截留分子量200000道尔顿，透过液为碱液，截留液为含半纤维素溶液，当截留液 体积缩小至I. 2L时加入去离子水继续超滤，直至截留液半纤维素浓度大于或等于150g/L 时且其电导率< 100Us/cm时，收集截留液，将截留液喷雾干燥，即得到粉末状半纤维素， 粉末重250g，半纤维素对干料收率20. 1 %，粉末半纤维素纯度为80. 4 %。
[0038] (4)碱再生：收集全部的透过液再次经过截留分子量为150道尔顿的纳滤膜装置， 将杂质截留，收集透过液，该透过液即为纯净的再生碱液，碱回收率为95.8%。浓缩后直接 用于下一轮物料的提取。
[0039]实施例4
[0040] (1)提取：将甘蔗叶经过揉丝机揉丝成2?8cm长，宽0. 1?0. 5cm的纤维状物， 取IKg投入IOL旋转烧瓶中，接入旋转蒸发仪，水浴加热至90°C，抽取真空-0. 08Mpa，吸入 8 % (w/v)的NaOH溶液4L，持续旋转待物料和碱液混匀后恢复至常压，持续旋转反应，反应 时间60min;
[0041] (2)固液分离：反应结束后，物料进行3次逆流洗涤：第一次用上一批物料（即实 施例3)的二级洗涤液（共I. 2L)洗涤，最终得到4. 5L-级洗涤液；第二次用上一批物料 (即实施例3)的三级洗涤液（共I. 27L)洗涤，得到二级洗涤液I. 2L;第三次用去离子水 (共I. 2L)洗涤，得到三级洗涤液I. 2L;将上述所得的4. 5L-级洗涤液作为含碱半纤维 素提取液进入下道工序，经检测，含碱半纤维素提取液中半纤维素的浓度为45g/L; (3)脱 碱：将含碱半纤维素提取液4. 5L投入到小型平板膜超滤机中进行超滤分离，平板膜截留分 子量20000道尔顿，透过液为碱液，截留液为含半纤维素溶液，当截留液体积缩小至I. 2L 时加入去离子水继续超滤，直至截留液半纤维素浓度大于或等于150g/L时且其电导率 < 100ys/cm时，收集截留液，将截留液喷雾干燥，即得到粉末状半纤维素，粉末重190g，半 纤维素对干料收率15. 3 %，粉末半纤维素纯度80. 6 %。
[0042] (4)碱再生：收集全部的透过液再次经过截留分子量为150道尔顿的纳滤膜装置， 将杂质截留，收集透过液，该透过液即为纯净的再生碱液，碱回收率为95. 7%。
[0043] 实施例5
[0044] (1)提取：将玉米秸杆经过揉丝机揉丝成2?8cm长，宽0? 1?0? 5cm的纤维状物， 取IKg投入IOL旋转烧瓶中，接入旋转蒸发仪，水浴加热至90°C，抽取真空至-0.IMpa，吸入 3. 5L8% (w/v)的NaOH溶液，持续旋转待物料和碱液混匀后恢复至常压，持续旋转反应，反 应时间60min;
[0045] (2)固液分离：反应结束后，物料进行3次逆流洗涤：第一次用上一批物料（即实 施例4)的二级洗涤液（共I. 2L)洗涤，最终得到4. 7L-级洗涤液；第二次用上一批物料 (即实施例4)的三级洗涤液（共I. 2L)洗涤，得到二级洗涤液I. 2L;第三次用去离子水（共 I. 2L)洗涤，得到三级洗涤液I. 2L;将上述所得的4. 5L-级洗涤液作为含碱半纤维素提取 液进入下道工序，经检测，含碱半纤维素提取液中半纤维素的浓度为42g/L;
[0046] (3)脱碱：将含碱半纤维素提取液4. 5L投入到小型平板膜超滤机中进行超滤分 离，平板膜截留分子量20000道尔顿，透过液为碱液，截留液为含半纤维素溶液，当截留液 体积缩小至I. 2L时加入去离子水继续超滤，直至截留液半纤维素浓度大于或等于150g/L 时且其电导率< 100Us/cm时，收集截留液，将截留液喷雾干燥，即得到粉末状半纤维素， 粉末重170g，对干料收率13. 6%，粉末半纤维素纯度为80. 4%。
[0047] (4)碱再生：收集全部的透过液再次经过截留分子量为150道尔顿的纳滤膜装置， 将杂质截留，收集透过液，该透过液即为纯净的再生碱液，碱回收率为95. 4%。
[0048] 对照例1
[0049] (1)提取：取IKg甘蔗渣（原料与实施例2相同），加入IOL 8% (w/v)的NaOH溶 液浸提，搅拌均匀，加热至60°C，保温浸提12h;
[0050] (2)固液分离：反应结束后，浸提物挤干，用去离子水洗涤一次，两次合并得滤液 10.6L，半纤维素浓度21g/L;
[0051] (3)脱碱：将滤液用盐酸中和至pH6. 0,浓缩5倍，得浓缩液2. 5L，加入7. 5L95% 的乙醇沉淀，离心得到沉淀物，再用75%的乙醇洗涤3次以上脱盐，沉淀物干燥得到粉末。
[0052] 对照例2
[0053] (1)提取：将IKg的玉米芯（厚度为0? 8?5cm，原料与实施例3相同），加入IOL 的8% (w/v)NaOH溶液，加热至90°C，保温提取24h;
[0054] (2)固液分离：反应结束后，挤干浸提物，并用去离子水洗涤一次滤渣，合并两次 洗涤液，得到IIL滤液，半纤维素浓度为24g/L;
[0055] (3)脱碱：将滤液用盐酸中和至pH6. 0，真空浓缩4倍，得到浓缩液3L，加入9L 95%乙醇沉淀，离心收集沉淀物，再用75%乙醇洗涤至无盐，沉淀物真空干燥。
[0056] 对上述实施例2和3以及对照例1和2的提取率、碱使用量等进行检测比较，结果 如表1所示。
[0057]表1:
[0058]
【主权项】
1. 一种秸杆半纤维素的制备方法，其特征在于包括以下步骤： 1) 取秸杆，破碎后置于提取容器中，对提取容器抽真空使碱液压入到提取容器中，保持 真空度将秸杆和碱液混合均匀，然后恢复常压，对秸杆进行提取；所述秸杆和碱液的固液比 为 Ig :3 ?4mL ; 2) 提取完成后，洗涤物料，分别得到含碱半纤维素提取液和残渣； 3) 所得含碱半纤维素提取液进行超滤，直至截留液中的半纤维素浓度多150g/L且截 留液的电导率< 100 μ s/cm时，收集截留液，干燥，得到半纤维素产品。
2. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤2)中，所述洗涤物料采用多级 逆流洗涤方式，具体操作为：第一次洗涤时采用上一批的二级洗涤液进行洗涤，得到本批物 料的一级洗涤液；第二次洗涤时采用上一批的三级洗涤液进行洗涤，得到本批物料的二级 洗涤液；依次类推，直至达到洗涤要求；所得的一级洗涤液作为本批物料的含碱半纤维素 提取液进入下道工序，其余等级的洗涤液用于下一批物料的洗涤。
3. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1)中，所述的秸杆为禾本作物 籽、实之外的茎、叶或穗部分。
4. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1)中，所述的秸杆为选自稻草、 麦杆、玉米杆、高粱杆、玉米芯、甘蔗渣和甘蔗叶中的一种或两种以上的组合。
5. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1)中，对提取容器抽真空使提 取容器中的压力为-〇· 05?-0· IMpa。
6. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1)中，提取在室温至100°C条件 下进行。
7. 据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1)中，所述碱液中溶质的浓度为 ^ 5w/v % 〇
8. 据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤3)中，在进行超滤时，超滤膜的截 留分子量为1000?500000道尔顿。
9. 根据权利要求1?8中任一项所述的制备方法，其特征在于：还包括碱液回收的步 骤，具体是收集步骤3)中进行超滤时的透过液，然后将收集的透过液进行纳滤，收集纳滤 透过液用于下一次提取用碱液的配制。
10. 据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：在进行纳滤时，纳滤膜的截留分子量 为100?150道尔顿。
【专利摘要】本发明公开了一种秸秆半纤维素的制备方法，包括以下步骤：1)取秸秆，破碎后置于提取容器中，对提取容器抽真空使碱液压入到提取容器中，保持真空度将秸秆和碱液混合均匀，然后恢复常压，对秸秆进行提取；所述秸秆和碱液的固液比为1g：3～4mL；2)提取完成后，洗涤物料，分别得到含碱半纤维素提取液和残渣；3)所得含碱半纤维素提取液进行超滤，直至截留液中的半纤维素浓度≥150g/L且截留液的电导率≤100μs/cm时，收集截留液，干燥，得到半纤维素产品。采用本发明所述方法可以在较短的时间、更小的固液比下获得更大的提取率，在节省碱用量的同时提高了目标产物浓度，减轻了后续的净化负担。
【IPC分类】C08B37-14
【公开号】CN104610468
【申请号】CN201510084480
【发明人】周玉恒, 蔡爱华, 林卫军, 覃香香
【申请人】广西壮族自治区中国科学院广西植物研究所
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年2月16日