[发明专利]一种制备纤维素纤维球的方法

说明书

本发明公开了一种制备纤维素纤维球的方法，具体是将植物纤维抽提除去蜡，浸泡亚氯酸钠水溶液除去木质素，再浸泡碱溶液去除半纤维素、残余淀粉和果胶等，然后将剩余的纤维素纤维震荡透析去除碱，同时原位形成毫米级纤维素纤维球，最后干燥去除水，可选择性对纤维球进行交联。本发明所描述的纤维素纤维球的制备方法工艺简单、原料可生物降解、来源广泛、价格低廉，并且可循环利用，是一种绿色环保的生产工艺。制得的再生纤维素球，形状为规整的球形，比表面积730～1560m²/g，粒径为2～4mm，对水溶性染料具有良好的吸附性，而且通过交联反应，对油溶性染料也具有很好的吸附性。

技术领域

本发明属于天然高分子材料领域，具体涉及一种纤维纤维球的制备方法。

背景技术

进入21世纪，我国每年排放的纺织工业废水约9亿多吨，而每吨印染废水将污染20吨洁净的水体，因此，染料废水的治理成为了影响我国社会经济可持续发展的关键一环。目前，染料废水处理的方法主要有生物法、电化学法和吸附法。其中，吸附法由于操作简单、占地少、效果好等优点，成为了染料废水处理的主要方法，而吸附材料又是吸附技术的前提和基础。近年来，以天然可再生的生物质资源为原料生产安全环保的吸附材料日益引起人们的重视。

纤维素是地球上最丰富的天然可再生生物质资源，也是制备吸附材料最理想的原材料之一。纤维素类吸附剂的形态会直接影响其吸附效果，普通的纤维素类吸附剂一般以粉状、颗粒状、纤维状为主，不但孔结构不好，而且力学性能差，制约了其在废水处理中的大规模应用。刘明华等的研究发现球形纤维素附剂具有比表面积大、通透性能和力学性能好等优点，很适合于实际工业生产中污染物的吸附处理需要（中国专利，一种含亚磺酸基的还原性球形纤维素吸附剂及其制备方法）。目前，纤维素球形吸附剂已成为了纤维素类吸附剂研究的一个焦点，被广泛应用于食品科学、分离工程、生物医学、生物化工、环境保护等各方面。

目前，球形纤维素的制备过程一般分为溶解、成球和固化三个阶段，具体为：首先将纤维素或其衍生物制成溶液（或熔融状态），然后分散到特定分散液或分散介质中形成液滴，接下来根据纤维素原料性质和溶液性质采用不同固化方法将液滴固化成球。比如，张俐娜等用碱/尿素或硫脲/水纤维素溶剂直接溶解纤维素，制备纤维素溶液，然后采用溶胶凝胶常温转相法制备纤维素微球（中国专利，一种纤维素微球及其制备方法和用途）。然而，传统的制备方法都涉及到纤维素的溶解过程，而且都需要采用有机溶剂，制备费用很高，后续纯化处理难度大，都会不同程度的对环境带来负面影响，不利于工业化的大规模生产。另外，在球形纤维素吸附性能方面，目前的材料仅仅局限在水溶液中吸附污染物，很少涉及到对有机溶剂中污染物的吸附。

发明内容

本发明的目的是为了克服传统方法在制备纤维素球过程中存在的有机溶剂污染和制备工艺复杂等缺点，提出了一种利用纤维素纤维作为原料，通过机械震荡透析来形成微米级纤维素纤维球的新方法。该方法以水作为介质，制备过程环保无污染，而且根据本方法形成的纤维素球粒径均匀，形态稳定，可操作性强。另外，通过表面交联，提高了纤维素球的疏水性，使得此种纤维素球可以对有机溶剂中的污染物进行吸附，所以具有更广阔的应用前景。

本发明所提供的制备纤维素纤维球的具体方案是：

将植物纤维抽提除去蜡，浸泡亚氯酸钠水溶液除去木质素，浸泡碱溶液去除半纤维素、残余淀粉和果胶，然后将剩余的纤维素纤维用半透膜装袋，并放置于盛有去离子水的容器中，辅以机械震荡去除碱，原位形成纤维素纤维球，最后干燥除水，可选择性利用交联剂将制得的纤维素球进行交联。

所述的植物纤维包括竹纤维、麻纤维、棉纤维、甘蔗纤维、稻草纤维、木纤维、香蕉纤维、菠萝纤维和椰子纤维。

所述的抽提是指将植物纤维置于索氏抽提器中，利用体积比从1:10到10:1的苯/乙醇溶液在70℃条件下抽提10～20小时，或者利用体积比从1:10到10:1的甲苯/丙酮溶液在80℃条件下抽提5～15小时，除去蜡。