[發(fā)明專利]一種以甘蔗葉為原料制備納米纖維素的方法及所得產(chǎn)物

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010973408.2
• 申請(qǐng)日: 2020-09-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112227104B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-08-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋弋;盧舒瑜;馬濤;戶昕娜;胡小松
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): D21C3/04
• 分類號(hào): D21C3/04;D21C3/00;D21C3/02;D21C3/26;D21H11/18
• 代理公司: 北京可專樂(lè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11787
• 代理人: 王文紅

本發(fā)明提出一種以甘蔗葉為原料制備納米纖維素的方法及所得產(chǎn)物，所述方法包括：甘蔗葉粉碎；去除水溶性成分，除去醇溶性物質(zhì)，添加質(zhì)量濃度為5～12％的亞氯酸鈉溶液，反應(yīng)后固液分離、棄去液體；向處理后的物料中添加堿性溶液，反應(yīng)后洗滌；物料添加H₂SO₄反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后用水反復(fù)洗滌和固液分離，直至上清液呈淡藍(lán)色膠狀體渾濁，該膠狀體即為纖維素納米晶體懸浮液，分離出的沉淀物為纖維素納米纖維。本發(fā)明提出的制備方法，生產(chǎn)納米纖維素的原料來(lái)源于甘蔗葉，經(jīng)預(yù)處理、漂白處理、堿處理后，采用H₂SO₄水解，本方法操作簡(jiǎn)單，適合工業(yè)化生產(chǎn)，對(duì)甘蔗葉實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用具有重要價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于納米材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種以甘蔗葉為原料的納米材料制備方法。

背景技術(shù)

甘蔗是我國(guó)重要的糖料作物之一，據(jù)國(guó)家農(nóng)村農(nóng)業(yè)部數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2018年全國(guó)甘蔗種植面積約為1450.84千公頃，年產(chǎn)量約為10709.71萬(wàn)頓，每年農(nóng)作物甘蔗采收后，甘蔗葉(葉稍)棄于蔗田以就地焚燒處理。焚燒處理導(dǎo)致蔗田種植地土壤發(fā)生變化不利于耕作，而且焚燒造成污染空氣。近年來(lái)隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視，各級(jí)政府開(kāi)始禁止焚燒蔗葉，提出多種措施促進(jìn)蔗葉綜合利用發(fā)展，使得廢物變寶。糖制產(chǎn)業(yè)副產(chǎn)物甘蔗渣已經(jīng)作為一種優(yōu)質(zhì)的再生纖維素資源，在制備納米纖維素已經(jīng)取得一定成果，而甘蔗葉(葉稍)的營(yíng)養(yǎng)成分較高，其中纖維含量約占50％，其作為潛在的纖維素資源以及納米纖維素制備的途徑尚未被開(kāi)發(fā)。

植物細(xì)胞壁主要成分是木質(zhì)纖維素，而木質(zhì)纖維素由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素組成。納米纖維素是通過(guò)對(duì)植物中天然的纖維素進(jìn)行一系列處理得到的納米尺寸的顆粒，納米纖維素的主要分類為纖維素納米晶體(CNC)、纖維素納米纖維(CNF)、以及細(xì)菌納米纖維素(BCN)。研究證明納米纖維素具有多種優(yōu)勢(shì)，包括可回收性，可重復(fù)性，生物相容性和表面可調(diào)節(jié)性，這使得其在水處理、組織工程、3D打印、包裝、生物傳感器等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

目前，生產(chǎn)納米纖維素晶體主要方法包含催化劑法、機(jī)械處理、以及酶處理方法，與酸水解處理的方法相比，這些方法操作復(fù)雜，產(chǎn)量低，成本較高，不適合大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)本領(lǐng)域存在的不足之處，本發(fā)明的目的是提出一種以甘蔗葉(葉稍)為原料制備納米纖維素的方法。本方法所得納米纖維素具有尺寸均一、表面具有電負(fù)性、產(chǎn)量較高的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明的第二個(gè)目的是提出所述的制備方法得到的產(chǎn)物。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明上述目的的技術(shù)方案為：

一種以甘蔗葉(葉稍)為原料制備納米纖維素的方法，包括：

步驟1，甘蔗葉(葉稍)粉碎；

步驟2，去除水溶性成分：將甘蔗葉粉加入水，并在50～85℃條件下反應(yīng)，然后固液分離，棄去液體；

步驟3，除去醇溶性物質(zhì)：用乙醇對(duì)步驟2所得物料進(jìn)行溶解，在60～80℃條件下反應(yīng)，然后洗滌；

步驟4，向步驟3所得物料中添加質(zhì)量濃度為5～12％的亞氯酸鈉溶液，反應(yīng)后固液分離、棄去液體；

步驟5：向步驟4處理后的物料中添加堿性溶液，反應(yīng)后洗滌；所述堿性溶液為氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸氫鈉中的一種或幾種的溶液；

步驟6，步驟5處理后的物料添加H₂SO₄反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后用水反復(fù)洗滌和固液分離，直至上清液呈淡藍(lán)色膠狀體渾濁，該膠狀體即為纖維素納米晶體懸浮液(CNC)，分離出的沉淀物為纖維素納米纖維(CNF)。

以下為本發(fā)明的優(yōu)選的技術(shù)方案：

其中，步驟1中，將所述甘蔗葉原料烘干，粉碎后，過(guò)80目篩。