一种纳米纤维素及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种纳米纤维素及其制备方法，涉及纳米技术领域。其制备方法，包括：将农林废弃物磨浆得到浆料，将浆料经水解、酶解、萃取和浓缩制得。本发明专利技术实施例的纳米纤维素的制备方法是将农林废弃物进行水解、酶解和萃取制得。具有不择原料、低耗高效、费用低廉、工艺简便以及适合工业生产等特点。且在萃取过程中，能够将农林废弃物原料高效彻底地、没有残渣地实现完全转化利用。本纳米纤维素的制备方法开辟了大批量、工业化、可控加工和稳定分散的纳米纤维素生产的新路径。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米纤维素及其制备方法
本专利技术涉及纳米
，且特别涉及一种纳米纤维素及其制备方法。
技术介绍
纳米纤维素具有密度轻、物理机械性能好(强度比和模量比是钢的5倍以上)和物理吸附性能强，以及良好的生物相容性和可完全降解性，同时其原料来源广。具备增强、催化、感光、分离、吸附(用于水处理)等性能，具有广阔的发展前景。目前，现有的纳米纤维素的制备方法主要包括：化学水解法、物理机械法、生物细菌合成法、化学人工合成法和静电纺丝法等。这些方法均可以制备至少含有一维尺度且粒径为1～100nm的纳米纤维素。但这些制备方法均具有工艺复杂、批量小、有污染、分散加工、成本高和不利于工业化生产等缺点。我国是农业大国，也是农林资源最为丰富的国家之一，每年约产生9亿吨农作物秸秆、锯末木屑以及林业采伐剩余物。这些农林废弃物除少部分被用来喂养牲畜，或者直接粉碎掩埋还田、沤制农家肥之外，大部分按照传统习惯作为农家灶头的燃料直接烧掉，或者就在田间地头被焚烧成草木灰，由此带来的资源浪费和环境污染问题，已经引起了全社会的关注。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种纳米纤维素的制备方法，此制备方法以农林废弃物为原料制得纳米纤维素，既能解决了现有纳米纤维素生产方法存在的问题，又能把农林废弃物变废为宝以避免环境污染。本专利技术的另一目的在于提供一种纳米纤维素，以上述的制备方法制备得到，其具备良好的分散性。本专利技术解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。本专利技术提出一种纳米纤维素的制备方法，包括：将农林废弃物磨浆得到浆料，将浆料经水解、酶解、萃取、浓缩和干燥制得。一种纳米纤维素，根据上述的纳米纤维素的制备方法制得。本专利技术实施例的有益效果是：本专利技术实施例的纳米纤维素的制备方法将农林废弃物进行水解、酶解和萃取制得。具有不择原料、低耗高效、费用低廉、工艺简便以及适合工业生产等特点。且在萃取过程中，能够将原料高效彻底和没有残渣的实现完全转化利用。本纳米纤维素的制备方法开辟了大批量、工业化、可控加工和稳定分散的纳米纤维素生产的新路径。本专利技术实施例的纳米纤维素通过上述的制备方法制得，具备良好的分散性，同时，是一种绿色环保的纳米纤维素。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。下面对本专利技术实施例的纳米纤维素及其制备方法进行具体说明。一种纳米纤维素的制备方法，包括：选取粒径为3～5mm的农林废弃物作为制备纳米纤维素的原料。农林废弃物包括农作物秸秆、锯末木屑、林业采伐剩余物和纤维等。具体地，例如为棉花、木材、竹材、秸秆、木浆、草浆、竹浆、木纤维、竹纤维和微晶纤维素等。以上的各种原料为富含纤维素、木质素和半纤维素的植物性原料，具备良好的原料基础。作为优选，选取无杂质的上述的农林废弃物作为制备纳米纤维素的原料。也可以理解为，选取上述的农林废弃物后对其进行分拣去杂。分拣去杂是将农林废弃物中的废金属、废塑料、废玻璃、废电池和陶瓷石块等去除，即可得到无杂质的农林废弃物。农林废弃物作的粒径为3～5mm，也可以理解为，将无杂质的上述的农林废弃物后，将其进行粉碎制得。粉碎例如可以将选取的无杂质的农林废弃物加入到湿料粉碎机中将其粉碎至3～5mm的颗粒，再用于制备纳米纤维素的原料。本方案不限定粉碎的方式，只要将无杂质的农林废弃物粉碎至3～5mm的颗粒即可。将上述的农林废弃物进行磨浆。优选地，将农林废弃物与水按照质量比为1：1～8混合后，将其混合后的浆料加入到胶体磨或锥体磨或其他形式的磨中，将浆料中的农林废弃物物料研磨至5～30μm颗粒即可。通过磨浆步骤，将农林废弃物制得微米级的纤维素浆料，有利于后续的纳米级的纤维素浆料的制备，从而保证制备效果。将磨浆后的浆料在碱存在环境下进行水解。为了保证水解效果，水解的过程中对浆料进行持续搅拌。碱为无机碱。优选地，碱选自无机氢氧化物和无机过氧化物中的至少一种。优选地，无机氢氧化物选自氢氧化铵、氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钙和氢氧化镁中的至少一种，无机过氧化物选自过硫酸钾或过硫酸铵中的至少一种。更优选地，无机氢氧化物选自氢氧化铵、氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钙和氢氧化镁中的至少一种。最优选地，无机氢氧化物选自氢氧化钾和氢氧化钠中的至少一种。通过碱的水解进一步缩小了浆料中物料的粒径，使得微米级的物料变为纳米级的物料。将水解后的浆料进行酶解。例如在30～50℃温度的下，对水解后的浆料接种复合益生菌，并保持该温度条件下培养5～12h，以保证浆料中的物料充分酶解。通过酶解，能够进一步降低浆料中物料的粒径，以保证制备的效果。复合益生菌的接种量为浆料的重量的0.1％～1％为宜。优选地，复合益生菌的接种量为浆料的重量的0.3％～0.7％。进一步优选地，复合益生菌的接种量为浆料的重量的0.5％。复合益生菌包括乳酸菌、芽孢杆菌、酵母菌、纤维素酶和葡聚糖酶中的至少一种。可以理解，复合益生菌可以是上述多种益生菌的任意比例的混合。将酶解后的浆料选用超临界萃取、微波萃取、超声波萃取、超高压萃取和纳米研磨萃取中的至少一种进行萃取。可以理解，萃取可以使用以上多种萃取方式中的一种进行，也可以使用以上多种萃取方式组合的方式进行。只要保证萃取后的浆料中物料的粒径为1～100nm即可，实现纳米纤维素的制备即可。例如：萃取为超临界萃取时，是在25～80MPa的压力、0～40℃的温度和1000～2000L/h的流量下萃取30～70min。作为优选，超临界萃取是在25～80MPa的压力、20～40℃的温度和1000～2000L/h的流量下萃取45～60min。萃取为微波萃取时，是在25-80MPa的压力、0～40℃的温度、1000～3000L/h的流量下萃取30～70min。作为优选，微波萃取是在25～80MPa的压力、20～40℃的温度和1000～3000L/h的流量下萃取45～60min。萃取为超生波萃取时，是在20～50KHz的频率、0～40℃的温度和1000～3000L的浆料体积下萃取30～70min。作为优选，超生波萃取是在20～50KHz的频率、20～40℃的温度和1000～3000L的浆料体积下萃取45～60min。萃取为超高压萃取时，是在250～380MPa、0～40℃的温度和1000～2000L/h的流量下过压1～7min。作为优选，超高压萃取是在250～380MPa、20～40℃的温度和1000～2000L/h的流量下过压2～5min。萃取为纳米研磨萃取时，是在50～80MPa的压力、0～40℃的温度和100～500L的浆料体积过压1～7min，或在50～80MPa的压力、0～40℃的温度和1000～5000L/h流量下过压1～7min。作为优选，纳米研磨萃取是在50～80MPa的压力、20～40℃的温度和100～500L的浆料体积过压2～5min，或在50～80MPa的压力、20～40℃的温度和1000～5000L/h流量下过压2～5min。萃取为超临界萃取和微波萃取时，是在25～80MPa的压力、0～40℃的温度和1000～2000L/h的流量下萃取5～10min后，再本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米纤维素的制备方法，其特征在于，包括：将农林废弃物磨浆得到浆料，将所述浆料经水解、酶解、萃取和浓缩制得。

【技术特征摘要】
1.一种纳米纤维素的制备方法，其特征在于，包括：将农林废弃物磨浆得到浆料，将所述浆料经水解、酶解、萃取和浓缩制得。2.根据权利要求1所述的纳米纤维素的制备方法，其特征在于，所述水解是将所述浆料在碱存在环境下进行水解。3.根据权利要求2所述的纳米纤维素的制备方法，其特征在于，所述碱为无机碱，优选地，所述碱选自无机氢氧化物和无机过氧化物中的至少一种，优选地，所述无机氢氧化物选自氢氧化铵、氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钙和氢氧化镁中的至少一种，优选地，所述无机过氧化物选自过硫酸钾和过硫酸铵中的至少一种，更优选地，所述无机氢氧化物选自氢氧化铵、氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钙和氢氧化镁中的至少一种，最优选地，所述无机氢氧化物选自氢氧化钾和氢氧化钠中的至少一种。4.根据权利要求1所述的纳米纤维素的制备方法，其特征在于，酶解是向水解后的所述浆料中接种复合益生菌并在30～50...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾济天，
申请(专利权)人：重庆市曾东燃纳米科技合伙企业有限合伙，
类型：发明
国别省市：重庆,50