[发明专利]用玉米秸秆生产生物丁醇的残渣制备羧甲基纤维素钠的方法

说明书

技术领域

本发明涉及羧甲基纤维素钠的制备方法领域，特别涉及一种玉米秸秆生产生物丁醇的废弃物再利用。

背景技术

随着全球经济的快速发展，石油资源的日益短缺和环境污染的加剧，清洁、可再生的生物质能研究与开发越来越受到人们的重视。玉米秸秆作为一种来源丰富、价格低廉的可再生资源，我国每年可产生约3亿吨，但大部分被就地焚烧或直接丢弃，造成严重的资源浪费和环境污染问题，它的研究利用是今后生物质能化的重要研究方向。用玉米秸秆生产第二代生物燃料生物丁醇更具有广阔的应用前景，但是，生产过程中所产生的玉米秸秆残渣量大且难以处理，对环境污染大，这也成了制约生物丁醇产业工业化的一个重要原因。残渣中含有大量的纤维素，通常都是未加充分利用而丢弃，既难处理又造成了物质的浪费。

羧甲基纤维素钠(CMC)是一类重要的离子型纤维素醚，具有良好的增稠、悬浮、分散、粘合以及保护胶体等性能。通常羧甲基纤维素钠是以精制棉为原料生产制备，原料缺乏、生产成本比较高，有专利文献以甘蔗渣、稻草、棉花秆等经过简单的预处理制备羧甲基纤维素钠，如公开号为CN1439653A、CN16265555A、CN101434658A的中国专利以及王万森，农作物秸秆制备羧甲基纤维素工艺的研究.天津化工，2004(1)中所尝试的方法，但是都没有利用原料中的半纤维素，存在生物质资源的利用率较低的缺点。而且，王万森在农作物秸秆制备羧甲基纤维素工艺的研究中用玉米秸秆制得的羧甲基纤维素钠产品的取代度仅为0.6～0.7，粘度仅为400～600mPa.s。在名称为生产羧甲基纤维素钠的新方法、公开号为CN1009094B的发明专利中公开了一种使用稻草、玉米皮和其他植物秸秆采用水媒法生产羧甲基纤维素钠的方法，该专利中对秸秆中的半纤维素没有能够充分的利用，而且水媒法生产的羧甲基纤维素钠为中、低档产品，产品粘度低(2％水溶液为30～80mPa.s)、盐含量高(氯化钠含量为16％)，该专利中最后用高浓度盐酸溶液洗涤精制CMC后，没有对产品进行水洗、中和，使盐酸溶液洗涤时生成的不溶H-CMC没有还原成可溶的Na-CMC，会引起干燥时的降解，影响产品质量。

发明内容

为了解决现有技术中存在的羧甲基纤维素钠的生产成本高的缺点，本发明提供了一种用玉米秸秆生产生物丁醇的残渣制备羧甲基纤维素钠的方法，采用生产生物丁醇的玉米秸秆残渣为原料，变废为宝，降低了羧甲基纤维素钠的生产成本。

本发明的技术方案为：一种用玉米秸秆生产生物丁醇的残渣制备羧甲基纤维素钠的方法，使用玉米秸秆纤维浆料为原料，采用溶媒捏合的方法，经过常规的碱化、醚化、洗涤、干燥处理步骤后得到羧甲基纤维素钠，玉米秸秆纤维浆料为玉米秸秆生产生物丁醇的残渣漂白水洗、烘干后得到，所得的玉米秸秆纤维浆料在生产生物丁醇的过程中已经去除了玉米秸秆中的木质素和半纤维素，并且在生产中经过了发酵。

所述的碱化步骤为：将玉米秸秆纤维浆料粉碎后得到玉米秸秆纤维浆料粉，称量75～150重量份玉米秸秆纤维浆料粉放入捏合机中，将70～140重量份的质量百分比浓度为45％～55％wt的氢氧化钠溶液和120～240重量份的工业级乙醇混合均匀，开启搅拌后将氢氧化钠和乙醇的混合液均匀淋洒在玉米秸秆纤维浆料粉中，在10～30℃下搅拌碱化0.5～1.5小时，把玉米秸秆纤维浆料中的纤维素制成碱纤维素。

所述的醚化步骤为：向经过碱化处理的浆料中加入37～180重量份的质量百分比浓度为70％～80％wt的一氯乙酸酒精溶液进行醚化，加入时温度控制在10～30℃，醚化0.5到1.5小时，然后升温至70～80℃下再反应0.5～1.5小时。

所述的洗涤步骤为：经过醚化后的物料用质量百分比浓度为60％～85％wt的乙醇溶液洗涤，调节pH值为6.0～8.5，然后放入离心机中甩干，回收乙醇。

有益效果：

1用玉米秸秆生产生物丁醇的副产物为原料生产羧甲基纤维素钠，充分利用了玉米秸秆生产生物丁醇产生的残渣，变废为宝，促进了玉米秸秆生产生物丁醇的工业化发展，解决了生产羧甲基纤维素钠原料缺乏、生产成本高的问题。

2实现了玉米秸秆的全质利用。本发明的方法是以玉米秸秆为原料提取出秸秆中的半纤维素用于生产生物丁醇；秸秆中的木质素用碱液提出后，经提纯可用于制备木质素基衍生物；剩余的渣料经过水洗烘干或者漂白水洗烘干后得到的主要成分为纤维素的玉米秸秆纤维浆料，再用来生产羧甲基纤维素钠。