一種微晶纖維素的制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種以木糖醇生產(chǎn)過程中的廢渣為原料制備微晶纖維素的方法，針對(duì)目前微晶纖維素以及木糖醇生產(chǎn)過程中存在上述的問題，打破傳統(tǒng)催化酸水解工藝，提供了一種以木糖醇生產(chǎn)過程中的廢渣為原料制備微晶纖維素的方法，該方法將廢渣變廢為寶，具有工藝簡(jiǎn)單、廢棄物零排放、產(chǎn)品附加值高等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)本發(fā)明專利技術(shù)提供的方法不僅降低整個(gè)木糖醇產(chǎn)業(yè)鏈的成本，而且解決了使原本制約工業(yè)化發(fā)展的環(huán)境污染問題，甚至消除污染的過程，達(dá)到清潔生產(chǎn)的目的。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及，具體地說，尤其涉及以木糖醇生產(chǎn)過程中的廢渣為原料制備微晶纖維素的方法。
技術(shù)介紹
微晶纖維素(Microcrystaline celulose,簡(jiǎn)稱MCC)是一種以P-1,4葡萄糖苷鍵結(jié)合的直鏈?zhǔn)蕉嗵牵商烊焕w維素經(jīng)稀酸水解至極限聚合度(LODP)的可自由流動(dòng)的白色或近白色粉末狀固體產(chǎn)物。主要由以纖維素為主體的有機(jī)物(約99. 95%)和微晶無機(jī)物(約0.05%，如灰分)組成?；曳值闹饕煞譃镃a、Si、Mg、Al、Fe及其他極微量的金屬元素。顆粒大小一般在20-80 u m,極限聚合度(LODP)在15 375 ;不具纖維性而流動(dòng)性極強(qiáng)。不溶于水、稀酸、有機(jī)溶劑和油脂，在稀堿溶液中部分溶解、潤(rùn)漲，在羧甲基化、乙?；?、酯化過程中具有較高的反應(yīng)性能。 自1875年Giard首次將纖維素稀酸水解的固體產(chǎn)物命名為“水解纖維素”至今已有110年的歷史。美國(guó)生產(chǎn)一種能夠穩(wěn)定水溶性乳膠的微晶纖維素，用于制備防化學(xué)輻射用防護(hù)涂層。另外，一種商品名稱為Anvo的微晶纖維素，具有很高的密度，熱解后生產(chǎn)碳、石墨、金剛石相似結(jié)構(gòu)的牢固物質(zhì)。美國(guó)FMC公司研究開發(fā)的硅化微晶纖維素，由于具有更好更優(yōu)的功能，已廣泛應(yīng)用于制藥領(lǐng)域。2008年，國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策鼓勵(lì)微晶纖維素產(chǎn)業(yè)向高科技產(chǎn)品方向發(fā)展，促進(jìn)我國(guó)微晶纖維素行業(yè)的發(fā)展。2009-2012年是我國(guó)微晶纖維素行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，也是我國(guó)從“十一五”邁向“十二五”的過渡期，在全球金融危機(jī)風(fēng)暴大環(huán)境及國(guó)內(nèi)嚴(yán)峻經(jīng)濟(jì)形式下，一系列新的政策將會(huì)陸續(xù)出臺(tái)，對(duì)微晶纖維素行業(yè)的發(fā)展必將產(chǎn)生重大的影響，一比國(guó)家重大工程項(xiàng)目陸續(xù)開工建設(shè)，對(duì)微晶纖維素行業(yè)需求市場(chǎng)必將產(chǎn)生極大的推動(dòng)作用。國(guó)外開發(fā)利用微晶纖維素的時(shí)間較早，從1955年開始就已經(jīng)有相當(dāng)規(guī)模的生產(chǎn)。美國(guó)粘膠纖維公司1957年研究出微晶纖維素的生產(chǎn)方法，于1961年獲得原始專利并工業(yè)化生產(chǎn)。美國(guó)FMC公司于1961年研究開發(fā)生產(chǎn)微晶纖維素是全美最大生產(chǎn)公司。保加利亞DSO醫(yī)藥公司研究開發(fā)微晶纖維素生產(chǎn)方法并于1976年在美國(guó)獲得專利，該專利優(yōu)點(diǎn)是使生產(chǎn)方法更簡(jiǎn)便、更省時(shí)，且產(chǎn)量更高，因此很快在保加利亞工業(yè)化生產(chǎn)。另外，日本、德國(guó)等國(guó)家也先研發(fā)微晶纖維素產(chǎn)品并及時(shí)投入工業(yè)化生產(chǎn)。各國(guó)生產(chǎn)的微晶纖維素種類繁多，性質(zhì)不一，所采用的工藝條件和設(shè)備選型也不盡相同。但是，其主要制造原理和基本工藝路線還是一致的，即采用酸水解、洗滌、干燥、粉碎等化工過程，于105土 1°C用2. 5mol.dm_3鹽酸處理15分鐘，然后水洗、干燥，所得酸解產(chǎn)物的5%懸浮液置于Waring捏合機(jī)中混合30分鐘，即得膠體微晶纖維素，再經(jīng)干燥即成高等級(jí)的粉末微晶纖維素。我國(guó)在微晶纖維素研究方面起步較晚，但從20世紀(jì)70年代開始我國(guó)在微晶纖維素方面生產(chǎn)已初見成效，20世紀(jì)80年代國(guó)內(nèi)廠家生產(chǎn)的微晶纖維素逐步取代國(guó)外如西方石油公司、日本等公司的產(chǎn)品，起初是氯堿企業(yè)如上海天原化工廠、齊齊哈爾電化廠等開始采用國(guó)內(nèi)產(chǎn)品(如上海趙屯產(chǎn)微晶纖維素)用于離子膜鹽水二次精制助濾劑，其使用效果與進(jìn)口產(chǎn)品相同，為降低燒堿成本國(guó)內(nèi)離子膜廠家大多數(shù)改用國(guó)產(chǎn)助濾劑。到20世紀(jì)90年代我國(guó)研制的微晶纖維素質(zhì)量達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，如齊齊哈爾市化學(xué)試劑廠出產(chǎn)的微晶纖維素，1995年該廠產(chǎn)品在四川成達(dá)化學(xué)工程公司對(duì)國(guó)外工程總承包中化學(xué)品纖維素招標(biāo)一舉中標(biāo)。同年該廠產(chǎn)品取得了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)證并有22. 5噸產(chǎn)品順利出口到印度尼西亞。這可以算是我國(guó)微晶纖維素達(dá)到國(guó)際水平的標(biāo)志性事件。進(jìn)入21世紀(jì)以來，微晶纖維素在我國(guó)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，目前年產(chǎn)銷量都在數(shù)萬噸。木糖醇(英文名Xylito)，又名戊五醇，它的分子式為C5H12O5，是一種五碳糖醇，是木糖代謝的正常中間產(chǎn)物，外形為結(jié)晶性白色粉末，廣泛存在于果品、蔬菜、谷類、蘑菇之類食物和木材、稻草、玉米芯等植物中。木糖醇是輕化工等多種工業(yè)產(chǎn)品的重要原料，木糖醇可用作藥劑、營(yíng)養(yǎng)劑、甜味劑和乳化劑，在食品、化工、國(guó)防、塑料、涂料、皮革、煙草和化妝品等領(lǐng)域中扮演著積極的角色，具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值。在國(guó)外，生產(chǎn)木糖醇的原料主要是白樺樹皮和橡樹皮；在我國(guó)，則從木糖醇生產(chǎn)技術(shù)來看，生產(chǎn)木糖的原料主要有兩種北方用玉米芯、南方用蔗渣。受技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的制約，大 部分企業(yè)主要以玉米芯為主。傳統(tǒng)的生產(chǎn)木糖醇的的方法為玉米芯-水解-中和-脫色-離子交換-蒸發(fā)-二次脫色-離子交換-加氫-蒸發(fā)-結(jié)晶-離心-干燥-成品。從化學(xué)反應(yīng)上看，似乎只需水解、氫化兩步。但在工業(yè)生產(chǎn)中，則需要經(jīng)過多步工序先將水解液中含有的酸、色素、膠體、灰分等有害雜質(zhì)除去。只有使水解液中的術(shù)糖純度達(dá)到95%以上，才適合于加氫制木糖醇。氫化工序要求較高純度的木糖液，是因?yàn)槿裟咎且褐杏泻芏嚯s質(zhì)，將導(dǎo)致加氫過程的催化劑中毒和很快失去活性。氫化工序要求在80°C -120°C，50atm鎳催化條件下進(jìn)行。傳統(tǒng)工藝的缺點(diǎn)是投資高，消耗大，且鎳催化劑環(huán)境污染嚴(yán)重，而且很難生產(chǎn)出高純度的成品。就木糖醇生產(chǎn)發(fā)展來看，主要水解玉米芯中的半纖維素用于生產(chǎn)木糖，進(jìn)而生產(chǎn)糠醛、木糖醇等物質(zhì)，而其余成分沒有利用，以廢渣處理。一些企業(yè)只好將這些木糖醇生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢渣找一個(gè)大坑，或者廢棄的土地，堆存起來，不僅浪費(fèi)耕地，而且因?yàn)檫@個(gè)廢渣比較輕，到了干旱的季節(jié)，風(fēng)一吹，刮到空氣中，造成很嚴(yán)重的空氣污染。不僅污染了空氣，而且還會(huì)污染水源。特別是隨著社會(huì)的發(fā)展和全世界對(duì)環(huán)境問題的關(guān)注和重視，國(guó)家近幾年對(duì)國(guó)內(nèi)環(huán)境問題加大監(jiān)控力度，環(huán)保部門對(duì)排污監(jiān)控項(xiàng)目的增多，污染物達(dá)標(biāo)治理指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的提高，致使玉米芯利用企業(yè)加大治污及環(huán)境改善的投資，生產(chǎn)成本更隨著上漲。而對(duì)于微晶纖維素生產(chǎn)技術(shù)來看，其主要的工藝流程也用到和紙漿行業(yè)相似的工序，如高溫堿蒸煮，次氯酸鈉漂白、酸處理等工藝手段，不僅能耗高，而且后處理工序洗滌耗水量大，產(chǎn)生了大量的污水，次氯酸鈉漂白產(chǎn)生二噁英劇毒物質(zhì)，對(duì)環(huán)境危害很大。不僅沒有將廢物資源充分利用，反而加大了環(huán)境的破壞。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)針對(duì)目前微晶纖維素以及木糖醇生產(chǎn)過程中存在上述的問題，打破傳統(tǒng)催化酸水解工藝，提供了一種以木糖醇生產(chǎn)過程中的廢渣為原料制備微晶纖維素的方法，該方法將廢渣變廢為寶，具有工藝簡(jiǎn)單、廢棄物零排放、產(chǎn)品附加值高等優(yōu)點(diǎn)。一種以木糖醇生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢渣為原料制備微晶纖維素的方法，其特征在于包括以下步驟，步驟(I)、將木糖醇生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢渣進(jìn)行破碎、并除砂，之后用機(jī)械法脫水至水分重量含量小于等于50% ；步驟(2)、向步驟(I)處理后的廢渣中加入氧化性藥劑，反應(yīng)時(shí)間是1-10分鐘，反應(yīng)溫度是10-90°C，反應(yīng)壓力為常壓，其中，氧化性藥劑是KOH和H2O2的混合水溶液，混合水溶液中KOH和H2O2的重量比為I : 1-5 1，KOH在混合水溶液中的重量百分含量是2%-10%，步驟(I)處理后的廢渣和氧化性藥劑的重量用量比例是I : 1-1 : 3.5;步驟(3)、將步驟(2)處理后的產(chǎn)物使用水作為洗滌劑進(jìn)行洗滌，洗滌次數(shù)為2-5次，洗滌后的產(chǎn)物進(jìn)行脫水、干燥以及粉碎，即得到微晶纖維素；步驟(4)、將步驟(3)中第I次洗滌后產(chǎn) 生的洗滌液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，得到含鉀的有機(jī)復(fù)合肥；將步驟(3)中第2-5次洗滌本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種以木糖醇生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢渣為原料制備微晶纖維素的方法，其特征在于：包括以下步驟，步驟(1)、將木糖醇生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的的廢渣進(jìn)行破碎、并除砂，之后用機(jī)械法脫水至水分重量含量小于等于50％；步驟(2)、向步驟(1)處理后的廢渣中加入氧化性藥劑，反應(yīng)時(shí)間是1？10分鐘，反應(yīng)溫度是20？90℃，反應(yīng)壓力為常壓，其中，氧化性藥劑是KOH和H2O2的混合水溶液，混合水溶液中KOH和H2O2的重量比為1∶1？5∶1，KOH在混合水溶液中的重量百分含量是2％？10％，步驟(1)處理后的廢渣和氧化性藥劑的重量用量比例是1∶1？1∶3.5；步驟(3)、將步驟(2)處理后的產(chǎn)物使用水作為洗滌劑進(jìn)行洗滌，洗滌次數(shù)為2？5次，洗滌后的產(chǎn)物進(jìn)行脫水、干燥以及粉碎，即得到微晶纖維素；步驟(4)、將步驟(3)中第1次洗滌后產(chǎn)生的洗滌液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，得到含鉀的有機(jī)復(fù)合肥；將步驟(3)中第2？5次洗滌產(chǎn)生的洗滌液處理后循環(huán)到步驟(3)中作為洗滌劑循環(huán)使用，步驟(3)中對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行脫水后產(chǎn)生的水循環(huán)到步驟(3)中作為洗滌劑循環(huán)使用。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：杜俊琪，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：杜俊琪，北京鵬盛天纖科技有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：