[发明专利]一种细菌、高温碱脱胶结合法制备棉秆皮纤维

说明书

技术领域

本发明涉及一种细菌、高温碱脱胶结合制备棉秆皮纤维的方法，属纺织纤维制备领域。

背景技术

棉花作为我国重要的经济作物，年产量达500多万公顷，每公顷棉田可产3375-3750kg棉秆，而棉秆皮重量约占棉秆重量的25％左右。棉秆皮中富含纤维素、木质素和多缩戊糖等，具有多种利用价值。因此，从棉秆皮中提取适合于纺织、复合材料制备的棉秆皮纤维，有助于提高棉作物的价值。但在较长时间内，棉秆大部分被当作废料烧掉或堆放腐烂在田间地里，利用率低，造成资源的极大浪费。

目前，制备棉秆皮纤维的专利主要有：(1)采用闪爆设备对棉秆皮进行预处理，如发明专利《一种棉秆皮纤维清洁脱胶方法》(公开号：CN101008108A)，采用闪爆与高温高压后处理相结合的方法制备棉秆皮纤维；(2)生物酶法制备棉秆皮纤维，如发明专利《生物技术制备棉秆韧皮纺织工业纤维的方法》(公开号：CN102660778A)用复配生物酶对棉秆皮进行处理；(3)化学法制备棉秆皮纤维，如发明专利《一种棉秆直接脱胶制备棉秆皮纤维素纤维的方法》(公开号：CN102286789A)介绍了用常温碱处理的方法制备棉秆皮纤维；发明专利《一种高温低碱棉秆皮纤维快速脱胶方法》(公开号：CN101509151A)采用高温高压低碱技术时棉秆皮中的半纤维素和木质素深度降解；发明专利《棉秆皮精干纤维及其制备方法》(公开号：CN103255484A)采用浸酸和高温高压煮炼相结合的方法制备棉秆皮纤维。本发明专利采用细菌、高温碱脱胶结合法制备低模量的棉秆皮纤维。

发明内容

本发明的目的是提供一种细菌、高温碱脱胶结合法制备棉秆皮纤维的方法，制得细度细、模量低的棉秆皮纤维。且本发明先采集和筛选人工生物菌，对棉秆皮进行细菌脱胶。

本发明所采用的技术方案是一种将细菌、高温碱脱胶结合制备棉秆皮纤维的方法，具体按照以下步骤实施：

(1)菌种采集和筛选：从沤制棉秆的池塘中无菌采集沉积物，在培养液中富集8-12次。培养液组成为：K₂HPO₄0.5-2.5g/L，MgSO₄0.5-2.5g/L，NaNO₃1-5g/L，FeSO₄0.01-0.05g/L，果胶1-5g/L，并用1mol/L无菌NaOH溶液调节pH值至7-9。将上层清液经过系列稀释后接种在果胶-琼脂平板上，果胶-琼脂组成为：K₂HPO₄0.5-2.5g/L，MgSO₄0.5-2.5g/L，NaNO₃1-5g/L，FeSO₄0.01-0.05g/L，果胶1-5g/L，琼脂10-30g/L，并预先将pH值调节为7-9。在28-32℃下培养60-80h后，用质量百分比浓度为0.01-0.05％的刚果红染料溶液涂在果胶-琼脂平板上。室温、无菌环境下放置3-5h后，筛选较大直径品红颜色水解圈的菌株以用于下一步的脱胶。

(2)细菌脱胶：先用矿物盐溶液预处理棉秆皮，矿物盐溶液pH值为6-8，处理温度80-100℃，处理时间10-30min。矿物盐溶液组成：K₂HPO₄0.5-2.5g、NaNO₃1-5g。将矿物盐溶液预处理后的棉秆皮装入锥形瓶中，接种一环步骤(1)中所筛选的菌株，在36-40℃下振荡18-22天，转速160-200rpm。将细菌脱胶后的棉秆皮用自来水洗涤并在室温下阴干。

(3)高温碱煮脱胶：对步骤(2)中细菌脱胶后的棉秆皮，采用质量百分比浓度为3-5％的NaOH溶液处理，处理温度150-170℃，固液比1∶20-1∶40，时间60-180min。碱处理后的棉秆皮纤维立即先用稀碱液洗涤，再用清水漂洗至中性，在室温下阴干后用针齿密度为10～15齿/cm的不锈钢梳子梳理。

在以上各工序中：

(1)菌种的富集采用了以果胶为唯一碳源的合成培养液，避免筛选出以其他物质为碳源的菌种。

(2)在果胶琼脂平板上涂布刚果红溶液，其作用是筛选出具有高果胶分解酶活的菌株。

(3)用矿物盐溶液预处理主要目的是灭除棉秆皮自带的细菌。

(4)细菌脱胶是为了将棉杆皮内的薄壁细胞与韧皮束分离，为碱快速进入韧皮束内部并与韧皮束内的木质素充分反应创造条件，缩短纤维提取时间。

(5)高温碱处理提高了木质素的脱除速度和效率。