[发明专利]一种以植物秸秆制备木质纳米纤维素的方法

说明书

本发明涉及一种植物秸秆制备木质纳米纤维素的方法，所述方法包括以下步骤：1)将粉碎后的植物秸秆置于pH值不小于12的环境下，在球磨条件下进行反应，反应结束后，将产物洗涤至中性；2)将洗涤后的产物超声处理，即得。本发明所述的方法操作简单，环境友好，效率高，产率高。本发明得到含木质素的纳米纤维素，实现植物秸秆更加高效的利用，利于实现植物秸秆的全利用化。

技术领域

本发明属于生物可再生技术领域，更具体地，涉及一种以植物秸秆制备木质纳米纤维素的方法。

背景技术

能源短缺和环境问题是困扰人类可持续发展的两大难题，可再生生物质资源的利用，因为其来源广泛，价格低廉，环境友好，生物相容性好等特点受到越来越多人的关注。在植物秸秆中主要含有木质素、半纤维素和纤维素，纤维素的纳米化可以得到纳米纤维素，以其低密度，高强度，生物相容性好，热膨胀系数低等优点应用于太阳能电池、传感器、复合材料增强剂等领域。目前，由植物秸秆制备纳米纤维素主要采用将纤维素提取出来，其操作过程复杂，所用试剂对环境造成了污染，并且将纤维素提取出来的方法，植物秸秆的利用率低。

因此，本发明提出了一种通过碱性球磨超声直接由秸秆制备出木质纳米纤维素的方法。此方法操作简单利于实现工业化，并且所得木质纳米纤维素的直径均一、最重要的是此方法省略提纯过程，所得含有木质素的纳米纤维，提高植物秸秆的利用率，有利于实现全利用化，环境友好且高效。

发明内容

本发明的目的在于，提出了一种通过将植物秸秆在碱性条件下球磨、然后在超声处理制得木质纳米纤维素的方法。本发明采用两步方法，即可得到含量较高的木质素和纤维素的纳米纤维素；本发明所述的方法简便、又快捷；并且未添加任何有机改性剂。

主工艺流程包括以下步骤：

1)将粉碎后的植物秸秆置于pH值不小于12的环境下，在球磨条件下进行反应，反应结束后，将产物洗涤至中性；

2)将洗涤后的产物加入水中，超声处理，即得。

进一步优选地，所述植物秸秆选自芦苇秸秆、麦秸秆、玉米秸秆、、向日葵秸秆中一种或多种。

进一步优选地，采用氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、硫化钠中一种或多种的碱调节pH值；

优选地，采用质量百分比为1％-10％的碱溶液调节pH值。

进一步优选地，所述步骤1)中，将所述粉碎后的植物秸秆按固液比1：15～25的比例加入质量浓度为1％～5％的氢氧化钠水溶液中；

优选地，将所述粉碎后的植物秸秆按固液比为1：20的比例加入质量浓度为1％的氢氧化钠水溶液中。进一步优选地，所述球磨的时间为0.5h～12h，球磨的速度为200～500rpm；优选地，所述球磨的时间为1h～4h；更优选地，所述球磨的时间为2h，所述球磨的速度为300rpm，。

进一步优选地，所述洗涤后的产物按2～10％的质量百分比加入水中；优选地，按2％～5％的质量百分比加入水中；更优选地，按洗涤后的产物按2％的质量百分比加入水中。

进一步优选地，所述超声处理的功率为400W～500W，时间为0.5h-5h；优选时间为1.5～2.5h。

优选地，所述超声处理的功率为450w，时间为2h。

本发明提供一种优选方案，所述的方法步骤如下：

1)将所述粉碎后的植物秸秆按固液比为1：20的比例加入质量浓度为1％的氢氧化钠水溶液中，以200～500rpm的速度，球磨2h后，洗涤至中性；

2)将洗涤后的产物按2～10％的质量百分比加入水中，以400～500W的功率超声1.5～2.5h，即得。