【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及废弃物木质纤维原料咖啡渣的高值化利用加工，具体涉及一种利用咖啡渣制备再生复合膜的方法及应用。
技术介绍
0、技术背景
1、现阶段咖啡渣的主要是通过物理掩埋进行处理，但这也带来了一系列的问题。一方面，咖啡渣容易吸收空气中的水分，具有良好的保水性，含有丰富的多糖及矿物质等营养物质，使得咖啡渣在日常保存和处理过程中容易滋生细菌和霉菌等。此外，咖啡渣中含有多酚及咖啡因等物质，对许多生物的生命周期具有毒害作用。另一方面，咖啡渣在分解过程会消耗大量氧气，并产生大量的二氧化碳，咖啡消耗量急剧增加而导致的咖啡渣不断向环境中排放会导致温室效应加剧。咖啡渣是一种潜在的生物资源，因此对咖啡渣进行合理且无害化的处理成为不可忽视的问题。
2、咖啡渣本身的组分复杂，将其作为一种填料与常见材料进行复合往往需要对咖啡渣进行改性，或者添加改性剂来改善这些物质的界面相容性问题。一方面，这样的处理需要更高的成本，另一方面这种界面相容性问题往往带来的是复合材料的物理性能下降以及表观上呈现深棕色，大大限制了咖啡渣复合材料的使用场景。不利于咖啡渣的大规模高价值利用。
3、有研究表明，将咖啡渣中的纤维溶解再生可以成为一种咖啡渣处理方式。然而由于咖啡渣组分中低聚合度的半纤维素含量很高，而高聚合度的纤维素含量较低，导致以咖啡渣为单独原料经过溶剂溶解再生后的包装膜的物理性能较差。
4、相同的，茶渣也并未受到大众的重视，被大众作为一种填埋物在垃圾填埋场进行处理。
5、中国专利cn115232339b“一种以咖
6、现阶段工业上制备薄膜的基体材料多源于石油基材料，其难以降解不符合国家对于环保可持续发展的总体要求。咖啡渣作为一种咖啡工业副产物，产量巨大且难以处理。茶叶渣作为一种茶工业副产物，产量巨大且难以处理。此二种材料作为木质纤维原料所具备进一步利用的潜力，因此，有必要研究一种以咖啡渣、茶叶渣与废纸纤维为原料制备高强度的复合膜的方法，以实现对废弃物咖啡渣的高值化利用。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术的缺点与不足，本专利技术的首要目的是提供一种利用咖啡渣制备再生复合膜的方法。
2、为实现上述目的，本专利技术提供一种利用咖啡渣制备再生复合膜的方法。在本专利技术的研究过程中，通过相关实验得出如下改进：
3、1、有关渣料的初步处理问题。提出研磨过筛的方式处理渣料，可以使得渣料粒径＜200μm，这使得渣料与溶解剂的接触面积增大，有利于其溶解度的增加。
4、2、有关废纸的初步处理问题。废纸进行机械破碎处理后的纤维仍然较长，在后续处理过程中溶解度较低，且由于纤维长度过长，后续处理中还会出现互相缠绕的现象，产生如包裹渣料，无法溶解等一系列问题。创新型地提出超声破碎的方式进一步处理纤维，可以极大幅度缩短废纸纤维的长度，解决上述问题，进而提高废纸以及渣料的利用率。
5、3、有关原料的配比问题。经由文献查询可得，氢氧化钠/尿素水溶液体系通常在4wt％的纤维素下，溶解度较高。然而经过不同的配比实验，创新型地提出在0.5-2wt％下的原料溶解后成膜成功率较高，解决了制膜过程中原料配比的问题。并在后续实验中，创新性地提出1％wt下制成的膜在抗紫外以及生物降解性方面最优。
6、结合上述研究成果，本专利技术的技术方案如下：
7、第一方面，本专利技术提供一种利用咖啡渣制备再生复合膜的方法，该方法步骤为：
8、s1：研磨咖啡渣与茶叶渣，过筛使粒径＜200μm，60-70℃下干燥上述物料24h直至完全烘干。高速破碎机破碎废纸并使用超声细胞破碎仪进一步破碎废纸，60-70℃下干燥上述物料24h直至完全烘干；在机械破碎后采用超声细胞破碎仪进一步破碎，破碎后的纤维长度在5mm以内，相较于长纤维更容易溶解，溶解时间低，制膜效率增加。
9、s2：以氢氧化钠/尿素/水的质量比为7：12：81的水溶液作为咖啡渣(茶叶渣)与废纸的纤维素溶解剂，取提前干燥好的上述物料缓慢加入到溶剂当中，至其在溶剂中分散均匀，最终得到咖啡渣茶叶渣与废纸浓度均为0.5-2wt％；
10、咖啡渣和茶叶渣等纤维材料成膜在现有技术下往往是直接向原料纤维中添加上述渣料，在未进行进一步处理下无法解决原料与渣料之间的界面相容性。本专利技术发现使用纤维素溶解剂可以巧妙解决上述问题。利用对木质纤维原料具有良好溶解能力的尿素/氢氧化钠/水溶液，将咖啡渣茶叶渣与废纸中的纤维溶解后制备成复合膜，从根本上解决了咖啡渣与其他材料复合时所存在的界面相容性问题。选用尿素/氢氧化钠/水溶液在-10℃左右溶解混合料纤维以制备咖啡渣茶叶渣膜的方法有如溶剂制备成本低廉、无需加热、过程不产生挥发物，废液回收难度低、尿素能够循环使用、经济环保等优势，且对于木质纤维素及结晶度较高的面纤维素均可溶解，不产生纤维素的衍生物。s3：将其放入-20℃的冰箱中冷冻1h，使其温度介于-10～-20℃之间，然后在低于25℃的环境温度下以1500rpm的速度搅拌，溶解3-8h直至物料完全溶解，形成粘稠透明液体；
11、s4：5℃下以4000rpm的速度离心10分钟去除气泡；
12、s5：以纯水为凝固浴，将离心好的溶液缓慢倒入纯水中，同时快速用玻璃棒搅拌。待粘稠液体沉淀，倒去上层清液，后再倒入纯水。重复此步骤，直至洗成中性。
13、s6：用一次性滴管将沉底的再生纤维素滴入抽滤装置并抽滤成膜，再将再生纤维素膜放入烘箱干燥，为防止膜在干燥过程中发生褶皱，用玻璃片将膜压平，并将重物置于玻璃片上，得到平整干燥好的再生纤维素膜，密封备用。制备出的复合包装膜具有优异生物可降解性，抗紫外能力和一定的芳香性。对于咖啡渣的大规模以及高值化利用提供了新的解决方案。
14、特别地说明，目前广泛利用的纤维素溶解剂(例如离子液体、nmmo等)具有溶剂体系成本高、运行成本高、制备条件严格、不易回收等缺陷。同时使用这一类溶解剂的加工方法仍是现有技术的主流。本专利技术研究发现氢氧化钠/尿素水溶液体系作为溶解剂具有制备成本低、运行成本低、不产生挥发物、废液回收难度低、尿素能够循环使用、经济环保等优势。因此在本专利技术中创新性地使用该溶解剂进行研究，以咖啡渣、茶叶渣以及废本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种利用咖啡渣制备再生复合膜的方法，其特征在于：以咖啡渣、茶叶渣与废纸作为主要原材料，并对其加以预处理，后加入纤维素溶解剂，冷冻条件下搅拌、离心得到混合溶解液，凝固后清洗并抽滤成膜，干燥后得到咖啡渣茶叶渣再生复合膜；所述预处理采用超声方法缩短纤维长度，提高溶解度；所述溶解纤维素后凝固，以解决界面相容性问题。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤如下：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤S1中：咖啡渣茶叶渣需经过预处理，具体为：机械粉碎并充分研磨咖啡渣与茶叶渣，过筛使二者粒径介于0-200μm，60-70℃下干燥上述物料直至完全烘干；进行机械破碎处理以破碎咖啡渣和茶叶渣的细胞壁，过筛以增加其颗粒在溶剂中的溶解度。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述步骤S1中：废纸需经过预处理，具体为：使用高速破碎机进行破碎处理，缩短其纤维长度，并使用超声细胞破碎仪将其纤维长度进一步打碎，过滤长纤维后将短纤维在60-70℃下干燥直至完全烘干；进行机械破碎处理并进行超声破碎以极大幅度缩短废纸纤维的长度，增加其在溶剂中的溶解度
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤S2：咖啡渣茶叶渣与废纸的纤维素溶解剂配方为4-10wt％NaOH，9-15wt％尿素，78-84wt％水。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述步骤S4：混合原料与水/碱溶液的混合质量比取值范围为(0.5～6)％：(94～99.5)％。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述步骤S4：所述的冷冻温度为-10～-20℃；搅拌速率为100-2500rpm；溶解时间为3-8h。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：
9.一种如权利要求1-8中任一所述方法的应用，其特征在于：所述方法在环保产品包装、防紫外装饰、芳香布匹加工及农业科研方面的应用。
10.一种如权利要求1-8中任一所述方法制备得到的再生复合膜的应用，其特征在于：所述再生复合膜作为环保产品包装、防紫外装饰面料、芳香布匹原料、可降解萌发袋或可降解育苗袋中任一方面的原材料。
...【技术特征摘要】
1.一种利用咖啡渣制备再生复合膜的方法，其特征在于：以咖啡渣、茶叶渣与废纸作为主要原材料，并对其加以预处理，后加入纤维素溶解剂，冷冻条件下搅拌、离心得到混合溶解液，凝固后清洗并抽滤成膜，干燥后得到咖啡渣茶叶渣再生复合膜；所述预处理采用超声方法缩短纤维长度，提高溶解度；所述溶解纤维素后凝固，以解决界面相容性问题。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤如下：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤s1中：咖啡渣茶叶渣需经过预处理，具体为：机械粉碎并充分研磨咖啡渣与茶叶渣，过筛使二者粒径介于0-200μm，60-70℃下干燥上述物料直至完全烘干；进行机械破碎处理以破碎咖啡渣和茶叶渣的细胞壁，过筛以增加其颗粒在溶剂中的溶解度。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述步骤s1中：废纸需经过预处理，具体为：使用高速破碎机进行破碎处理，缩短其纤维长度，并使用超声细胞破碎仪将其纤维长度进一步打碎，过滤长纤维后将短纤维在60-70℃下干燥直至完全烘干；进行机械破碎处理并进行超声破...
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