[发明专利]一种纳米木薯渣的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种纳米木薯渣的制备方法及其应用，它是以木薯渣为原料，通过预处理除杂和纳米化处理，采用系列机械法和化学法相结合的方法，得到纳米级的木薯渣，并应用于橡胶、塑料等高分子材料的增强。本发明的纳米木薯渣的制备方法工艺简单、成本低，制备过程绿色无污染，所得产品稳定性好，增强效果明显。本发明技术为木薯废渣的高值化利用，以及多糖等可再生资源的纳米化处理提供依据，具有极高的推广价值。

技术领域

本发明涉及废渣回收利用技术领域，具体为一种纳米木薯渣的制备方法及其应用。

背景技术

木薯渣是木薯提取淀粉后的副产物，主要指标包括粗纤维、粗灰分、水分。当前，处理废弃木薯渣的方式主要有以下几种：木薯渣的热解汽化、生物发酵、制备羧甲基化纤维素钠等。第一，热解汽化处理的木薯渣作为生物质能源，具有很好的应用前景。目前，国内外对这方面的研究大部分还停留在理论阶段，在实际应用研究方面还存在一定的缺失，因此木薯渣废弃物造成的环境污染和资源浪费未能得到有效的解决。第二，木薯渣生物发酵可以得到两种目标产物：酒精和单细胞蛋白饲料。但现代木薯乙醇工业使用的原料主要为木薯淀粉，利用木薯残渣用于生物发酵生产酒精的产能并不是很高，目前木薯渣生物发酵生产酒精多数还是集中于木薯淀粉厂的下脚料，这种方法的经济可行性较差，因此木薯渣的生物发酵技术并未实现大规模工业化。第三，木薯渣在未经处理的情况下一般不会直接作饲料使用，常见的方式是将其进行生物发酵，进而实现饲料化。但其还具有自身固有缺点，比如含有的纤维较粗、蛋白含量低、含有毒性氰化物，使其利用率远不如其它农牧饲料。第四，还有部分废弃木薯渣被利用合成羧甲基纤维素钠，由于其中淀粉和其他杂质含量较高，在分离时存在一定难度，使得前期预处理消耗成本较高，因此，该方法的合成及使用效果也相对有限。因此，为木薯渣的综合利用寻求另外的出路显得尤为重要。

以废弃的木薯渣为原材料，通过原位改性作为高附加值的原料，如作为橡胶工业中的增强材料，为木薯渣的重新利用找到了新途径。中国专利：授权公告号CN102627793B的发明：一种用作橡胶填充料的改性木薯渣产品及制备方法，它是以木薯渣为原料，用化学脱水剂经过压滤或离心过滤脱水得到半干薯渣，然后进行原位改性/表面处理，得到微纳米改性木薯渣产品。该工艺方法在进行原位改性/表面处理时需要添加改性单体如不饱和有机酸、酚类及醛类物质，而且反应要在30-90℃控制温度下进行，木薯渣改性完毕后还需要添加化学脱水剂及表面处理剂等化学物质制成成品，虽然利用了废弃的木薯渣，但后期工艺涉及化学反应，过程控制困难。因此寻找一种制备方法过程绿色无污染，制备工艺简单的技术路线，同时得到绿色环保无污染的木薯渣增强材料还需要研究。

发明内容

本发明的目的是针对以上技术的不足，提供一种纳米木薯渣的制备方法及其应用，具体为综合化学法和机械法的优势，用绿色工艺方法对木薯渣进行加工处理，得到纳米级的木薯渣，并应用于橡胶、塑料等高分子材料的增强，为木薯废渣的高值化利用，以及多糖等可再生资源的纳米化处理提供参考。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明一种纳米木薯渣的制备方法，包括预处理除杂、纳米化两个步骤，具体为：

（1）预处理除杂：取湿木薯渣加水搅拌均匀，制成渣浆，用筛网过滤2-3遍除去杂质，即得预处理的木薯渣，备用。

（2）纳米化处理：取预处理的木薯渣，剪切均质10-15min后，加入预处理木薯渣质量的2-20%过氧化氢溶液，后续进行系列机械处理：首先进入球磨机研磨2-6h，之后进入剪切反应釜均质15-20min，最后进入超声处理器超声处理30-60min；所述球磨机研磨过程中球料比控制为1.5-2.0:1，球磨珠为粒径2.0mm与2.5mm的混合锆珠，混合质量比为1:1；所述剪切反应釜均质时转速为6000-8000r/min；所述超声处理频率为60-85khz/s，处理时间为30-60min，即得到纳米木薯渣。