[發(fā)明專利]一種微納米纖維素纖絲的分級(jí)分離裝置、系統(tǒng)及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011506668.5
• 申請(qǐng)日: 2020-12-18
• 公開（公告）號(hào): CN112756117A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾勁松;胡復(fù)港;曾展霆
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B04C5/24
• 分類號(hào): B04C5/24;B04C5/30
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 黃媛君

本發(fā)明公開了一種微納米纖維素纖絲的分級(jí)分離裝置、系統(tǒng)及方法，包括殼體、箱蓋、多個(gè)旋流管、環(huán)形塊、支撐板、拉桿以及固定板；殼體頂部固定有箱蓋，箱蓋的頂部設(shè)有殼體輕相出口；殼體的底部設(shè)有殼體重相出口，殼體側(cè)壁上設(shè)有殼體進(jìn)料口；環(huán)形塊固定在殼體的內(nèi)壁面上，支撐板固定在環(huán)形塊上，支撐板和固定板上都設(shè)有對(duì)應(yīng)的多個(gè)放置孔；拉桿的一端與支撐板連接，另一端與固定板連接；旋流管包括旋流管本體、旋流進(jìn)料口、旋流輕相出口以及旋流重相出口，旋流管本體放置于放置孔內(nèi)，旋流進(jìn)料口位于支撐板與固定板之間，旋流輕相出口位于固定板上端；殼體進(jìn)料口與支撐板與固定板之間的空間連通。本發(fā)明涉及微納米纖維素的制備技術(shù)領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微納米纖維素的制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種微納米纖維素纖絲的分級(jí)分離裝置、系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

微納米纖維素是通過不同方法從植物纖維體中分離出來的一類具有微納米級(jí)別尺寸的纖維素大分子材料，由于其高長徑比、高結(jié)晶度，表面具有眾多羥基，表面電荷豐富，因此具備了綠色環(huán)保、天然可再生、良好的生物相容性、光學(xué)性能和機(jī)械性能等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)療、造紙和能源等領(lǐng)域。目前，微納米纖維素的制備方法包括化學(xué)法和機(jī)械法。其中化學(xué)法包括酸解、TEMPO氧化、酶解等眾多預(yù)處理過程，這些方法雖然可以獲得尺寸均一的微納米纖維，但過程繁瑣，且存在廢液污染的問題，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。而部分機(jī)械法雖然能耗低，無污染，但其產(chǎn)品會(huì)存在尺寸分布不均一的問題，極大限制了微納米纖維素纖絲的高值化應(yīng)用。因此如何將這些尺寸分布不均一的微納米纖維素進(jìn)行分級(jí)分離，對(duì)微納米纖維素纖絲的工業(yè)化應(yīng)用至關(guān)重要。

目前已有一些方法來實(shí)現(xiàn)微納米纖維素的分離分級(jí)：例如馮欣等公開了申請(qǐng)?zhí)枮镃N201410000429.0的中國專利“一種利用苧麻纖維原料制備分級(jí)納米纖維素的方法”，該發(fā)明使用超聲處理纖維素乙醇懸浮液，然后通過離心，將上層清液中的納米纖維素和下層沉淀中的微米纖維素分離開。曾勁松等公開了申請(qǐng)?zhí)枮镃N201810960739.5的中國專利“一種采用微通道分級(jí)分離纖維素的方法”，該發(fā)明使用了微流控技術(shù)來實(shí)現(xiàn)納米纖維素的分級(jí)分離。以上兩種分級(jí)分離方法都可以實(shí)現(xiàn)微納米纖維素的有效分離，但是由于這兩種微通道分級(jí)分離的方法是基于微流控技術(shù)和超聲技術(shù)，而目前的超聲技術(shù)難以工程化，所以不能大規(guī)模生產(chǎn)，更適合于實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行操作。

水力旋流器本身由于其高效的分離能力，已經(jīng)被應(yīng)用于不同長度的紙漿纖維的分級(jí)。然而，目前其應(yīng)用僅限于大尺寸纖維的分級(jí)分離，在微納米級(jí)尺寸領(lǐng)域的應(yīng)用受到限制。這是因?yàn)閭鹘y(tǒng)的水力旋流器的分級(jí)分離是基于纖維之間的質(zhì)量差實(shí)現(xiàn)的，而微納米級(jí)纖維素長絲樣品往往處于纏結(jié)的狀態(tài)，即數(shù)根微納米纖維素纖絲纏在一起，且這類樣品中的大尺寸原纖維往往也已經(jīng)被切斷，和發(fā)生纏結(jié)的微納米級(jí)纖維素纖絲之間重力差距較小。因此，單純的質(zhì)量差別難以實(shí)現(xiàn)微納米級(jí)纖維素纖絲和大尺寸纖維分離。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，提供了一種微納米纖維素纖絲的分級(jí)分離裝置，利用水利旋流器實(shí)現(xiàn)微納米級(jí)纖維素纖絲和大尺寸原纖維的分級(jí)分離。

本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供了一種微納米纖維素纖絲的分級(jí)分離系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)微納米纖維素纖絲分級(jí)分離的產(chǎn)業(yè)化，實(shí)現(xiàn)工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)。

本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供了一種微納米纖維素纖絲的分級(jí)分離方法。

本發(fā)明的目的可以通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種微納米纖維素纖絲的分級(jí)分離裝置，包括殼體、箱蓋、多個(gè)旋流管、環(huán)形塊、支撐板、拉桿以及固定板；所述殼體頂部固定有箱蓋，所述箱蓋的頂部設(shè)有殼體輕相出口；所述殼體的底部設(shè)有殼體重相出口，殼體側(cè)壁上設(shè)有殼體進(jìn)料口；所述殼體進(jìn)料口連接離心泵的出料口；所述環(huán)形塊固定在殼體的內(nèi)壁面上，所述支撐板固定在環(huán)形塊上，支撐板和固定板上都設(shè)有對(duì)應(yīng)的多個(gè)放置孔；拉桿的一端與支撐板連接，另一端與固定板連接；