[发明专利]一种纤维素的处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及纤维素领域，具体涉及一种纤维素的处理方法。

背景技术

在石油、煤和天然气等化石能源日趋枯竭的今天，开发可再生的生物质能源材料具有广阔的应用前景。以木质纤维素原料制取糖类化合物，并以此开发出一系列糖平台化合物是热点研究方向之一。纤维素制取糖一般通过预处理和酶水解两步得到。天然纤维素结构致密，直接酶水解的效率不高，因此需要一定的预处理手段。常用的预处理有物理法、化学法和生物法等。这些方法都能不同程度的提高纤维素的酶水解效率。但是对于结构更加致密、结晶度高的纤维原料，如竹子，酶水解的效率提高是有限的，至今让无法达到理想的效率。

纤维素是地球上含量最为丰富的天然高分子，其来源广泛、成本低廉、生物相容性好、物化性能稳定，所以是一种理想的膜材料。早期聚合物膜的研究利用就主要集中于纤维素及其衍生物。但是纤维素具庞大的氢键结构和结晶结构，使得纤维素难以溶于常用溶剂，很难直接成膜加以利用。有研究表明，纤维素可通过溶解于铜乙二胺溶液中，然后使纤维素从溶液中离析后成膜。然而其成膜过程较为复杂，且多使用毒性较大的化学药剂参与其中。

纤维素是木质纤维原料的最主要组成部分，是一种由葡萄糖单元组成的大分子多糖，不溶于水和一般有机溶剂。纤维素可在铜乙二胺溶液中生成络合物而被溶解，因此，铜乙二胺是一种溶解纤维素的优良溶剂。但是，再生纤维素分离后的铜乙二胺废液如何处理是值得关注的问题。一般能溶解纤维素的铜乙二胺溶液所含铜和乙二胺的摩尔比应为（1:2）～（1:3），同时铜的浓度又必须在0.5mol/L以上，则乙二胺的浓度在1～1.5mol/L以上，从环保的角度来说，废液不能直接排放，必须加以处理。

发明内容

为克服处理纤维素时在水解糖化、成膜、废液处理等方面的不足，本发明的目的是提供一种纤维素的处理方法。

本发明提供的纤维素处理方法为：将纤维素溶于铜乙二胺溶液中，加入无机酸析出再生纤维素，分离出所得的再生纤维素进行酶水解糖化或制成再生纤维素膜。

上述处理方法中，将溶有纤维素的铜乙二胺溶液至于冰水浴或冰盐水浴中，向其中滴入无机酸，并不断搅拌，使得再生纤维素析出，直至溶液颜色由蓝黑色变为蓝色，然后真空减压抽滤，分离出析出的再生纤维素。

其中，所述纤维素可以为任何类型的纤维素，尤其是水解糖化效率低或成膜工艺较为复杂的纤维素，包括但不限于微晶纤维素、竹纤维素、木纤维素等。

其中，所述无机酸选自盐酸、硝酸、硫酸或磷酸。所述无机酸可以为任意浓度的溶液。

上述处理方法中，所述处理方法还包括：向分离出再生纤维素后的铜乙二胺废液中加入无机碱直至其pH值达到溶解纤维素之前的pH值，回收所得的铜乙二胺溶液。

具体来说，将分离出再生纤维素后的铜乙二胺废液置于冰水浴或冰盐水浴中，向其中加入无机碱，并不断搅拌，直至溶液颜色由蓝色变为蓝黑色，并调节其pH值与初始铜乙二胺溶液（溶解纤维素之前）pH值相同，所得的铜乙二胺溶液回收继续作为纤维素溶剂进行使用。

其中，所述无机碱选自氢氧化钠或氢氧化钾。

上述处理方法中，所述酶水解糖化的过程为：向所得的再生纤维素中加入2～50倍重量的缓冲溶液，调节pH值为4～6，加入纤维素酶在30～60℃下水解12～72h。

其中，所述缓冲溶液的pH值为4-6，包括但不限于磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲液、磷酸氢二钾-柠檬酸缓冲液、柠檬酸-氢氧化钠-盐酸缓冲液、柠檬酸-氢氧化钾-盐酸缓冲液、柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液、柠檬酸-柠檬酸钾缓冲液、乙酸-乙酸钠缓冲液、乙酸-乙酸钾缓冲液或乙酸-乙酸铵缓冲液。

上述处理方法中，所述再生纤维素膜的制备过程为：向所得的再生纤维素中加入2～50倍重量的溶剂，搅拌均匀后倒入模具中，脱除溶剂，制得纤维素膜。

其中，所述溶剂选自水、乙醇、甲醇中的一种或多种。

其中，所述脱除溶剂的方法为自然晾干、烘干、真空干燥或冷冻干燥。