[发明专利]一种以甘蔗叶为原料制备纳米纤维素的方法及所得产物

说明书

本发明提出一种以甘蔗叶为原料制备纳米纤维素的方法及所得产物，所述方法包括：甘蔗叶粉碎；去除水溶性成分，除去醇溶性物质，添加质量浓度为5～12％的亚氯酸钠溶液，反应后固液分离、弃去液体；向处理后的物料中添加碱性溶液，反应后洗涤；物料添加H₂SO₄反应，反应结束后用水反复洗涤和固液分离，直至上清液呈淡蓝色胶状体浑浊，该胶状体即为纤维素纳米晶体悬浮液，分离出的沉淀物为纤维素纳米纤维。本发明提出的制备方法，生产纳米纤维素的原料来源于甘蔗叶，经预处理、漂白处理、碱处理后，采用H₂SO₄水解，本方法操作简单，适合工业化生产，对甘蔗叶实际生产应用具有重要价值。

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种以甘蔗叶为原料的纳米材料制备方法。

背景技术

甘蔗是我国重要的糖料作物之一，据国家农村农业部数据统计，2018年全国甘蔗种植面积约为1450.84千公顷，年产量约为10709.71万顿，每年农作物甘蔗采收后，甘蔗叶(叶稍)弃于蔗田以就地焚烧处理。焚烧处理导致蔗田种植地土壤发生变化不利于耕作，而且焚烧造成污染空气。近年来随着国家对环境保护的重视，各级政府开始禁止焚烧蔗叶，提出多种措施促进蔗叶综合利用发展，使得废物变宝。糖制产业副产物甘蔗渣已经作为一种优质的再生纤维素资源，在制备纳米纤维素已经取得一定成果，而甘蔗叶(叶稍)的营养成分较高，其中纤维含量约占50％，其作为潜在的纤维素资源以及纳米纤维素制备的途径尚未被开发。

植物细胞壁主要成分是木质纤维素，而木质纤维素由纤维素、半纤维素和木质素组成。纳米纤维素是通过对植物中天然的纤维素进行一系列处理得到的纳米尺寸的颗粒，纳米纤维素的主要分类为纤维素纳米晶体(CNC)、纤维素纳米纤维(CNF)、以及细菌纳米纤维素(BCN)。研究证明纳米纤维素具有多种优势，包括可回收性，可重复性，生物相容性和表面可调节性，这使得其在水处理、组织工程、3D打印、包装、生物传感器等领域广泛应用。

目前，生产纳米纤维素晶体主要方法包含催化剂法、机械处理、以及酶处理方法，与酸水解处理的方法相比，这些方法操作复杂，产量低，成本较高，不适合大规模工业生产。

发明内容

针对本领域存在的不足之处，本发明的目的是提出一种以甘蔗叶(叶稍)为原料制备纳米纤维素的方法。本方法所得纳米纤维素具有尺寸均一、表面具有电负性、产量较高的优点。

本发明的第二个目的是提出所述的制备方法得到的产物。

为实现本发明上述目的的技术方案为：

一种以甘蔗叶(叶稍)为原料制备纳米纤维素的方法，包括：

步骤1，甘蔗叶(叶稍)粉碎；

步骤2，去除水溶性成分：将甘蔗叶粉加入水，并在50～85℃条件下反应，然后固液分离，弃去液体；

步骤3，除去醇溶性物质：用乙醇对步骤2所得物料进行溶解，在60～80℃条件下反应，然后洗涤；

步骤4，向步骤3所得物料中添加质量浓度为5～12％的亚氯酸钠溶液，反应后固液分离、弃去液体；

步骤5：向步骤4处理后的物料中添加碱性溶液，反应后洗涤；所述碱性溶液为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠中的一种或几种的溶液；

步骤6，步骤5处理后的物料添加H₂SO₄反应，反应结束后用水反复洗涤和固液分离，直至上清液呈淡蓝色胶状体浑浊，该胶状体即为纤维素纳米晶体悬浮液(CNC)，分离出的沉淀物为纤维素纳米纤维(CNF)。

以下为本发明的优选的技术方案：

其中，步骤1中，将所述甘蔗叶原料烘干，粉碎后，过80目筛。