[发明专利]一种提取毛竹纤维的工艺

说明书

技术领域

本发明属于植物提取领域，涉及一种提取毛竹纤维的工艺。

背景技术

竹纤维是从自然生长的竹子中提取出的一种纤维素纤维，是继棉、麻、毛、丝之后的第五大天然纤维。竹纤维具有良好的透气性、瞬间吸水性、较强的耐磨性和良好的染色性等特性，同时又具有天然抗菌、抑菌、除螨、防臭和抗紫外线功能。众多学者都认为，竹纤维是一种真正意义上的天然环保型绿色纤维，随着人们对环境保护以及对可再生资源的日益重视，竹纤维产业巨大的经济和社会效益日益突出。

毛竹竹材的纤维含量较高，据统计，一年生毛竹纤维素含量高达65%以上，两年生纤维含量55%以上，三年上毛竹纤维含量也能达到45%以上，同时纤维长度长达2000微米，以毛竹为原料制备竹纤维具有巨大的潜力。因此，利用毛竹制备环保餐具及包装容器用纤维的绿色工艺研发将为毛竹产业的发展提供巨大的空间，并带来巨大的经济效益。

竹纤维制备的实质是竹纤维原料经过处理，去除竹原料中的木质素以及部分半纤维素对纤维素的保护作用和破坏纤维素大分子之间的晶体结构，从而提高竹纤维提取率，来满足不同竹纤维制品，如环保餐具、竹炭制造、纺织材料以及复合材料等等的品质需求。处理过程的实质是提取竹纤维原料中的纤维素，故所采用的思路一般为，用各种手段去除去木质纤维原料中的其他成分，如半纤维素、木质素、果胶等等，从而分离出纯度较高的纤维素加以利用。

在现有技术中，常采用的以下几种工艺来进行植物纤维的提取。

（1）化学机械提取工艺。以纸制浆工艺为例，1874年，德国化学家A.密切利希建议先将木片用亚硫酸或亚硫酸氢盐处理后磨解成浆；1921年美国林产实验室工作人员发现在制浆用的亚硫酸钠溶液中加入少量的烧碱或碳酸钠调节pH值有利于防止设备腐蚀，同时也发现，只要纸浆的得率在60-70％时，用机械法分离纤维，即可制成纸浆，基于此，美国于1925年建立了第一个以中性亚硫酸钠药液(Na₂SO₃＋Na₂CO₃)进行蒸煮化学预处理，再磨解成浆的化学机械法纸浆厂。高尔达造纸公司则于1955年用烧碱(NaOH)溶液在常压下预浸木片的化学预处理后，磨解成浆，称为冷碱法制浆。其后又出现了许多不同类型的化学预处理和磨解方式组合而成的化学机械制浆方法。

（2）生化机械制浆工艺。生化机械浆，顾名思义，就是偏重于机械处理的纤维原料的纸浆提取，主要是采用生物或化学预处理和机械磨解后处理的制浆方法。先用生物药剂进行轻度预处理（浸渍或蒸煮），除去竹、木片中部分半纤维素，木质素较少溶出或基本未溶出，但软化了胞间层。再经盘磨机进行后处理，磨解软化后的竹木片（或草片），使纤维分离成纸浆，简称化机浆(CMP)。

（3）“蒸爆（闪爆）”提取工艺。随着国家对环境保护的日益重视以及节能减排政策的提出，越来越多的专家开始关注无污染纤维提取技术的研究，其中基于“蒸爆”的纤维提取技术越来越多的应用于植物纤维制备的过程中。该技术的技术本质为采用螺旋杆或者其他机械设计的方法将原料进行蒸煮挤压，在挤压的过程中破坏原竹的晶体结构，释放纤维素，最终经过提取获得纤维素材料。

现有技术中各种工艺存在的不同的技术缺陷。

（1）化学法与生化机械提取工艺的主要问题是对环境污染十分严重。目前，提取纸浆用植物纤维，以及绝大部分竹纤维提取工艺均采用与化学制浆及其类似的工艺，由此带来了一系列严重的环境问题。近年我国造纸制浆工业的商品碱用量已达100万t左右，年总用碱量(加回收碱)达140万t左右；而宏观碱回收率尚不足30%，即每年有约百万吨左右的碱流失，约占全国烧碱产量的1/4左右。我国造纸工业的综合能耗一般要达1.55t/t(标煤/产品)，比国际一般水平高出近一倍。同时，我国县及县以上造纸及纸制品工业废水排放量为23.9亿m³，占全国工业废水排放总量的11%，废水中排放的CODcr达321万t，约占全国总排放量的41%。

现有技术中的化学或者生化制浆工艺所存在的另一个突出问题是没有对提取过程中的其他组分进行分类回收利用，这也是造成污染严重的原因之一。