一種木質(zhì)纖維吸油材料的制備方法與流程

本發(fā)明涉及生物質(zhì)精煉技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種木質(zhì)纖維吸油材料的制備方法。

背景技術(shù)：

木質(zhì)纖維是一種環(huán)境友好的可再生資源，具備儲量豐富且再生速度快等特點(diǎn)。其中木材原料已被廣泛應(yīng)用于建筑業(yè)、家居裝修及造紙工業(yè)等領(lǐng)域，而麥草、農(nóng)作物秸稈、果殼等農(nóng)業(yè)殘余物由于其制漿污染相對較高，逐步被造紙工業(yè)淘汰，其處理問題仍然亟待解決。

木質(zhì)纖維植物細(xì)胞壁由三大主要成分構(gòu)成，即纖維素、半纖維素和木質(zhì)素，纖維素上的羥基具有親水性，因此在存在水分的情況下，未經(jīng)改性的木質(zhì)纖維生物質(zhì)原料機(jī)械性能和外觀形態(tài)易發(fā)生改變，還容易被微生物降解或腐蝕。通過化學(xué)改性將疏水的烷烴基團(tuán)引入到纖維素表面，可改善其親水性并使其具備較好的吸油性能。

現(xiàn)有技術(shù)中木質(zhì)纖維吸油材料的制備方法主要分為均相改性和傳統(tǒng)非均相改性兩種。均相改性體系是將木質(zhì)纖維溶解于有機(jī)溶劑等纖維素溶劑體系，從而有效分散纖維，進(jìn)而提高反應(yīng)效率，但是存在有機(jī)溶劑用量高且價格過于昂貴，且對人體有害，不適合工業(yè)化生產(chǎn)的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種木質(zhì)纖維吸油材料的制備方法，利用球磨產(chǎn)生的高能量為反應(yīng)提供活化能，同時有效分散纖維，從而提高反應(yīng)效率。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

一種木質(zhì)纖維吸油材料的制備方法，包括以下步驟：

將木質(zhì)纖維和酯化試劑在吡啶催化作用和球磨條件下進(jìn)行酯化反應(yīng)，得到木質(zhì)纖維吸油材料。

優(yōu)選地，所述球磨的溫度為20～30℃。

優(yōu)選地，所述球磨的轉(zhuǎn)速為800～1200rpm，所述球磨的時間為2～4h。

優(yōu)選地，所述酯化試劑包括酸酐或酰氯。

優(yōu)選地，所述酸酐包括乙酸酐、丙酸酐或丁酸酐。

優(yōu)選地，所述酰氯包括乙酰氯、丙酰氯或丁酰氯。

優(yōu)選地，所述酯化試劑與木質(zhì)纖維的質(zhì)量比為0.25～3.5：1。

優(yōu)選地，所述吡啶與木質(zhì)纖維的質(zhì)量比為0.25～3：1。

優(yōu)選地，所述木質(zhì)纖維由木質(zhì)纖維生物質(zhì)原料抽提得到，所述抽提使用的溶劑為甲苯和乙醇混合溶劑，所述甲苯和乙醇的體積比為2:1。

優(yōu)選地，所述木質(zhì)纖維生物質(zhì)原料包括桉木、楊木、松木、竹子、甘蔗渣、稻草、玉米桿和麥稈中的一種或幾種的混合物。

優(yōu)選地，所述酯化反應(yīng)后還包括：對所述酯化反應(yīng)的產(chǎn)物依次進(jìn)行洗滌和干燥。

優(yōu)選地，所述干燥的溫度為50～110℃，所述干燥的時間為24～48h。

本發(fā)明提供了一種木質(zhì)纖維吸油材料的制備方法，將木質(zhì)纖維和酯化試劑在吡啶催化作用和球磨條件下進(jìn)行酯化反應(yīng)，得到木質(zhì)纖維吸油材料，反應(yīng)過程中無需使用有機(jī)溶劑，產(chǎn)物分離純化處理簡單，且制備工藝操作方便，改性時間短，反應(yīng)程度高，有較好的吸油效果，對柴油的吸附率為9.86g/g，對大豆油的吸附率為10.21g/g。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1抽提后甘蔗渣、不同反應(yīng)時間甘蔗渣的掃描電鏡圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1球磨后甘蔗渣以及甘蔗渣乙酸酯的紅外光譜譜圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例2球磨后甘蔗渣以及甘蔗渣丙酸酯的紅外光譜譜圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例3球磨后甘蔗渣以及甘蔗渣丁酸酯的紅外光譜譜圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例4球磨后甘蔗渣以及甘蔗渣乙酸酯的紅外光譜譜圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供了一種木質(zhì)纖維吸油材料的制備方法，包括以下步驟：

將木質(zhì)纖維和酯化試劑在吡啶催化作用和球磨條件下進(jìn)行酯化反應(yīng)，得到木質(zhì)纖維吸油材料。

本發(fā)明對所述木質(zhì)纖維的來源沒有任何特殊限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的木質(zhì)纖維的來源或市售商品即可；在本發(fā)明實(shí)施例中優(yōu)選由木質(zhì)纖維生物質(zhì)原料抽提得到所述木質(zhì)纖維，所述抽提使用的溶劑為甲苯和乙醇混合溶劑，所述甲苯和乙醇的體積比為2:1。

在本發(fā)明中，所述抽提的時間優(yōu)選為10～12h，更優(yōu)選為11～11.5h；所述抽提的溫度優(yōu)選為85～95℃，更優(yōu)選為88～90℃。

本發(fā)明對所述抽提的裝置沒有任何特殊的限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的抽提裝置即可；在本發(fā)明實(shí)施例中優(yōu)選在索氏抽提器中進(jìn)行抽提。

在本發(fā)明中，所述木質(zhì)纖維生物質(zhì)原料包括桉木、楊木、松木、竹子、甘蔗渣、稻草、玉米桿和麥稈中的一種或幾種的混合物，本發(fā)明對所述混合物中各木質(zhì)纖維生物質(zhì)原料的質(zhì)量比沒有任何特殊的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實(shí)際需要選擇任意質(zhì)量比的木質(zhì)纖維生物質(zhì)原料的混合物。

在本發(fā)明中，所述球磨的溫度優(yōu)選為20～30℃，更優(yōu)選為25～28℃。

在本發(fā)明中，所述球磨的轉(zhuǎn)速優(yōu)選為800～1200rpm，更優(yōu)選為1000～1100rpm。

在本發(fā)明中，所述球磨的時間優(yōu)選為2～4h，更優(yōu)選為3～3.5h。

在本發(fā)明中，所述球磨的球大小優(yōu)選為5～15mm，更優(yōu)選為7～10mm；球磨的球料比優(yōu)選為40～60：1，更優(yōu)選為45～55：1。

本發(fā)明對所述球磨的設(shè)備沒有任何特殊的限制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的球磨裝置即可；在本發(fā)明實(shí)施例中優(yōu)選在球磨罐中進(jìn)行。

在本發(fā)明中，所述酯化試劑與木質(zhì)纖維的質(zhì)量比優(yōu)選為0.25～3.5：1，更優(yōu)選為1～3：1，最優(yōu)選為2.5～2.8：1。

在本發(fā)明中，所述吡啶與木質(zhì)纖維的質(zhì)量比優(yōu)選為0.25～3：1，更優(yōu)選為1～2.5：1，最優(yōu)選為1.5～2：1。

在本發(fā)明中，所述酯化試劑優(yōu)選包括酸酐和/或酰氯，當(dāng)所述酯化試劑包括酸酐和酰氯兩種物質(zhì)時，本發(fā)明對所述酯化試劑中酸酐和酰氯的質(zhì)量比沒有任何特殊的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實(shí)際需要選擇任意質(zhì)量比的酸酐和酰氯的混合物。

在本發(fā)明中，所述酸酐優(yōu)選包括乙酸酐、丙酸酐和丁酸酐中的一種。

在本發(fā)明中，所述酰氯優(yōu)選包括乙酰氯、丙酰氯和丁酰氯中的一種。

所述酯化反應(yīng)后，本發(fā)明優(yōu)選對所述酯化反應(yīng)的產(chǎn)物依次進(jìn)行洗滌和干燥，得到木質(zhì)纖維吸油材料。

在本發(fā)明中，所述洗滌使用的洗滌劑優(yōu)選包括去離子水、甲醇和乙醇中的一種。

在本發(fā)明中，所述洗滌后酯化反應(yīng)的產(chǎn)物的pH值為中性。

在本發(fā)明中，所述干燥的溫度優(yōu)選為50～110℃，更優(yōu)選為70～100℃，最優(yōu)選為90～95℃；所述干燥的時間優(yōu)選為24～48h，更優(yōu)選為30～45h，最優(yōu)選為35～40h。

本發(fā)明制得的木質(zhì)纖維吸油材料可用于消除環(huán)境中的廢棄油。

本發(fā)明提供了一種木質(zhì)纖維吸油材料的制備方法，將木質(zhì)纖維和酯化試劑在吡啶催化作用和球磨條件下進(jìn)行酯化反應(yīng)，得到木質(zhì)纖維吸油材料，反應(yīng)過程中無需使用有機(jī)溶劑，產(chǎn)物分離純化處理簡單，且制備工藝操作方便，改性時間短，反應(yīng)程度高，有較好的吸油效果，對柴油的吸附率為9.86g/g，對大豆油的吸附率為10.21g/g。

下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明提供的木質(zhì)纖維吸油材料的制備方法進(jìn)行詳細(xì)的說明，但是不能把它們理解為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。

實(shí)施例1

用甲苯和乙醇的體積比為2:1的混合溶液抽提甘蔗渣，得到甘蔗渣原料，取3mL乙酸酐、3mL吡啶和1g粉碎的甘蔗渣原料置于球磨罐中，設(shè)定球磨轉(zhuǎn)速為1200rpm，以連續(xù)方式進(jìn)行4h球磨，使用去離子水產(chǎn)物洗滌多次后先于70℃烘箱中干燥12h，后轉(zhuǎn)移至105℃烘箱中繼續(xù)干燥12h得到甘蔗渣乙酸酯吸油材料。

對抽提后甘蔗渣、反應(yīng)0.5h后甘蔗渣、反應(yīng)2h后甘蔗渣、反應(yīng)4h后甘蔗渣分別進(jìn)行掃描電鏡分析，結(jié)果如圖1所示，經(jīng)過球磨改性后，甘蔗渣的表面形貌發(fā)生了變化，甘蔗渣被完全粉碎，充分增大了甘蔗渣表面積。

經(jīng)稱量，甘蔗渣乙酸酯吸油材料增重率為33.3％，對柴油的吸附率為8.94g/g，對大豆油的吸附率為9.32g/g，對其進(jìn)行紅外光譜檢測，所得結(jié)果如圖2所示。1745cm^-1處酯鍵中的C＝O伸縮振動吸收峰、1375cm^-1處乙酰基中甲基的特征吸收峰，以及1248cm^-1處酯鍵中的C-O鍵的吸收峰明顯加強(qiáng)，表明樣品中成功引入乙?；?，從而達(dá)到吸油效果。

實(shí)施例2

用甲苯和乙醇的體積比為2:1的混合溶液抽提甘蔗渣，得到甘蔗渣原料，取3.5mL丙酸酐、2.1mL吡啶和1g粉碎的甘蔗渣原料置于球磨罐中，設(shè)定球磨轉(zhuǎn)速為800rpm，以連續(xù)方式進(jìn)行2h球磨，使用甲醇將所得產(chǎn)物洗滌多次后先于90℃烘箱中干燥12h，后轉(zhuǎn)移至110℃烘箱中繼續(xù)干燥24h得到甘蔗渣丙酸酯吸油材料。

經(jīng)稱量，甘蔗渣丙酸酯吸油材料增重率為33.6％，對柴油的吸附率為9.35g/g，對大豆油的吸附率為9.72g/g，對其進(jìn)行紅外光譜檢測，所得結(jié)果如圖3所示。1745cm^-1處酯鍵中的C＝O伸縮振動吸收峰、1462cm^-1處丙?；奶卣魑辗澹约?985～2888cm^-1處出現(xiàn)兩個飽和C-H鍵吸收峰，表明樣品中成功引入丙?；?，從而達(dá)到吸油效果。

實(shí)施例3

用甲苯和乙醇的體積比為2:1的混合溶液抽提甘蔗渣，得到甘蔗渣原料，取3.5mL丁酸酐、1.75mL吡啶和1g粉碎的甘蔗渣原料置于球磨罐中，設(shè)定球磨轉(zhuǎn)速為1000r/min，以連續(xù)方式進(jìn)行4h球磨，使用乙醇將所得產(chǎn)物洗滌多次后先于90℃烘箱中干燥6h，后轉(zhuǎn)移至95℃烘箱中繼續(xù)干燥24h得到甘蔗渣丁酸酯吸油材料。

經(jīng)稱量，甘蔗渣丁酸酯吸油材料增重率為32.4％，對柴油的吸附率為9.86g/g，對大豆油的吸附率為10.21g/g，對其進(jìn)行紅外光譜檢測，所得結(jié)果如圖4所示。1745cm^-1處酯鍵中的C＝O伸縮振動吸收峰、1462cm^-1處丁?；奶卣魑辗?，以及2967～2888cm^-1處出現(xiàn)三個飽和C-H鍵吸收峰，表明樣品中成功引入丁?；瑥亩_(dá)到吸油效果。

實(shí)施例4

用甲苯和乙醇的體積比為2:1的混合溶液抽提甘蔗渣，得到甘蔗渣原料，取1mL乙酰氯、1mL吡啶和1g粉碎的甘蔗渣原料置于球磨罐中，設(shè)定球磨轉(zhuǎn)速為1200r/min，以連續(xù)方式進(jìn)行4h球磨，使用乙醇將所得產(chǎn)物洗滌多次后先于90℃烘箱中干燥6h，后轉(zhuǎn)移至95℃烘箱中繼續(xù)干燥24h得到甘蔗渣乙酸酯吸油材料。

經(jīng)稱量，甘蔗渣乙酸酯吸油材料增重率為32.1％，對柴油的吸附率為8.97g/g，對大豆油的吸附率為9.43g/g，對其進(jìn)行紅外光譜檢測，所得結(jié)果如圖5所示。1745cm^-1處酯鍵中的C＝O伸縮振動吸收峰、1375cm^-1處乙?；屑谆奶卣魑辗迕黠@加強(qiáng)，表明樣品中成功引入乙酰基，從而達(dá)到吸油效果。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。