摘  要：本發(fā)明公開了一種基于光催化和果膠酶對(duì)麻纖維進(jìn)行聯(lián)合脫膠的方法，包括步驟：(1)將光催化劑懸液和果膠酶溶液混合均勻制備脫膠混合溶液，并將其倒入玻璃反應(yīng)器中；(2)將大麻韌皮纖維放入脫膠混合溶液中，進(jìn)行光照處理，光照處理完成后取出麻纖維；(3)將麻纖維進(jìn)行水洗、烘干，得到脫膠麻纖維。本發(fā)明利用光催化劑和果膠酶脫除麻纖維中的果膠、木質(zhì)素以及其它非纖維素成分，脫膠條件溫和，對(duì)麻纖維損傷作用小，能源消耗較少，而且脫膠過程中未使用堿溶液，產(chǎn)生廢液少，對(duì)環(huán)境污染小。

 

技術(shù)要點(diǎn)

1.一種基于光催化和果膠酶對(duì)麻纖維進(jìn)行聯(lián)合脫膠的方法，其特征在于，包括步驟：

(1)將光催化劑懸液和果膠酶溶液混合均勻制備脫膠混合溶液，并將其倒入玻璃反應(yīng)器中；

(2)將麻類韌皮纖維放入脫膠混合溶液中，并加入水調(diào)整固浴比，進(jìn)行光照處理，光照處理完成后取出麻纖維；

(3)將麻纖維進(jìn)行水洗、烘干，得到脫膠麻纖維。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光催化和果膠酶對(duì)麻纖維進(jìn)行聯(lián)合脫膠的方法，其特征在于，所述步驟(1)中光催化劑為能夠在可見光波長(zhǎng)范圍內(nèi)被激發(fā)的催化劑。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光催化和果膠酶對(duì)麻纖維進(jìn)行聯(lián)合脫膠的方法，其特征在于，所述步驟(1)中光催化劑的用量為1～5g/kg麻纖維。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光催化和果膠酶對(duì)麻纖維進(jìn)行聯(lián)合脫膠的方法，其特征在于，所述步驟(1)中果膠酶用量為2000～10000U/kg麻纖維。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光催化和果膠酶對(duì)麻纖維進(jìn)行聯(lián)合脫膠的方法，其特征在于，所述步驟(2)中麻類韌皮纖維與脫膠混合溶液的固浴比為1:10～100。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光催化和果膠酶對(duì)麻纖維進(jìn)行聯(lián)合脫膠的方法，其特征在于，所述步驟(2)中光照處理時(shí)間為20～60h。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光催化和果膠酶對(duì)麻纖維進(jìn)行聯(lián)合脫膠的方法，其特征在于，所述步驟(2)中光照處理時(shí)所利用的光源為太陽光或模擬太陽光，模擬太陽光為發(fā)光二極管或氙燈。

8.根據(jù)權(quán)利要求1?7任一項(xiàng)所述的一種基于光催化和果膠酶對(duì)麻纖維進(jìn)行聯(lián)合脫膠的方法，其特征在于，所述麻類韌皮纖維為苧麻、大麻、羅布麻、紅麻或黃麻中的一種。

 

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及紡織加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于光催化和果膠酶對(duì)麻纖維進(jìn)行聯(lián)合脫膠的方法。

 

背景技術(shù)

麻屬于天然韌皮纖維,麻纖維作為一種優(yōu)質(zhì)的天然纖維素資源，具有多功能性，以麻為原料制成的終端產(chǎn)品可以應(yīng)用在諸多方面，比如紡織行業(yè)、建筑行業(yè)、造紙行業(yè)、醫(yī)藥用途、生物燃料、食品和生物復(fù)合材料等。麻纖維具有韌皮纖維結(jié)構(gòu)，是由膠質(zhì)物質(zhì)粘合在一起的單個(gè)纖維素原纖維，膠質(zhì)物質(zhì)主要由半纖維素、果膠、蠟質(zhì)、水溶性材料和木質(zhì)素組成。由于大量的膠質(zhì)物質(zhì)會(huì)增加麻纖維的韌性和黃度，直接限制了進(jìn)一步的利用，在不犧牲纖維素的物理性質(zhì)或化學(xué)結(jié)構(gòu)的情況下，從麻中提取高質(zhì)量的麻纖維是非常有必要的。因此，紡紗和制備紡織品前應(yīng)對(duì)麻進(jìn)行脫膠處理，以獲得柔軟纖細(xì)的紡紗麻纖維。

目前，麻脫膠方法主要有物理脫膠、傳統(tǒng)堿煮脫膠、生物脫膠、有機(jī)溶劑脫膠等。其中物理脫膠方法脫膠不徹底，常被用作預(yù)處理的脫膠手段；傳統(tǒng)堿煮脫膠相對(duì)穩(wěn)定，使用范圍廣，但能耗高，污染嚴(yán)重；生物酶脫膠可以顯著減少污染排放，但脫膠酶的作用單一，需要化學(xué)試劑輔助；有機(jī)溶劑脫膠可以回收脫膠液，但溶劑成本極高，廢水需要進(jìn)一步處理。因此，亟需開發(fā)一種條件溫和、環(huán)境污染小且脫膠效果好的脫膠方法。

 

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于光催化和果膠酶對(duì)麻纖維進(jìn)行聯(lián)合脫膠的方法，該方法反應(yīng)條件溫和，對(duì)環(huán)境污染小，脫膠效果好，而且對(duì)麻纖維損傷較小。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種基于光催化和果膠酶對(duì)麻纖維進(jìn)行聯(lián)合脫膠的方法，包括步驟：

(1)將光催化劑懸液和果膠酶溶液混合均勻制備脫膠混合溶液，并將其倒入玻璃反應(yīng)器中；

(2)將麻類韌皮纖維放入脫膠混合溶液中，并加入水調(diào)整固浴比，進(jìn)行光照處理，光照處理完成后取出麻纖維；

(3)將麻纖維進(jìn)行水洗、烘干，得到脫膠麻纖維。

進(jìn)一步地，所述步驟(1)中光催化劑為能夠在可見光波長(zhǎng)范圍內(nèi)被激發(fā)的催化劑，如TiO2?CQDs、ZnO?CQDs等含碳量子點(diǎn)的復(fù)合光催化劑及其他類型的光催化劑，如ZnIn2S4。

在上述技術(shù)方案中，光催化劑為能夠在可見光波長(zhǎng)范圍內(nèi)被激發(fā)的催化劑，如 TiO2?CQDs、ZnO?CQDs、ZnIn2S4等光催化劑，這種類型的光催化劑能夠在可見光波長(zhǎng)范圍內(nèi)被激發(fā)，而可見光占據(jù)了太陽光能總能量的45％，其光利用率高，從而提高脫膠效果。

進(jìn)一步地，所述步驟(1)中光催化劑的用量為1～5g/kg麻纖維。

進(jìn)一步地，所述步驟(1)中果膠酶用量為2000～10000U/kg麻纖維。

進(jìn)一步地，所述步驟(2)中麻類韌皮纖維與脫膠混合溶液的固浴比為1:10～100。

進(jìn)一步地，所述步驟(2)中光照處理時(shí)間為20～60h。

進(jìn)一步地，所述步驟(2)中光照處理時(shí)所利用的光源為太陽光或模擬太陽光，模擬太陽光為發(fā)光二極管或氙燈。

進(jìn)一步地，所述麻纖維為苧麻、大麻、羅布麻、紅麻或黃麻中的一種。

本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明提供了一種基于光催化和果膠酶對(duì)麻纖維進(jìn)行聯(lián)合脫膠的方法，利用光催化劑和果膠酶脫除麻類韌皮纖維中的蠟質(zhì)、果膠、木質(zhì)素、半纖維素以及其它非纖維素成分，脫膠條件溫和，對(duì)麻纖維損傷作用小，能源消耗較少，而且脫膠過程中未使用堿溶液，產(chǎn)生廢液少，對(duì)環(huán)境污染小。

 

附圖說明

為了清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為脫膠處理前大麻韌皮纖維的SEM圖；

  

圖1

圖2為實(shí)施例1提供的TiO2?CQDs和果膠酶聯(lián)合光照處理大麻纖維的SEM圖；

  

圖2

圖3為對(duì)比例1提供的僅TiO2?CQDs黑暗處理大麻纖維的SEM圖；

  

圖3

圖4為對(duì)比例2提供的僅TiO2?CQDs光照處理大麻纖維的SEM圖；

  

圖4

圖5為對(duì)比例3提供的僅果膠酶黑暗處理大麻纖維的SEM圖；

  

圖5

圖6為對(duì)比例4提供的僅果膠酶光照處理大麻纖維的SEM圖；

  

圖6

圖7為對(duì)比例5提供的TiO2?CQDs和果膠酶聯(lián)合黑暗處理大麻纖維的SEM圖。

  

圖7

 

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供了一種基于光催化和果膠酶對(duì)麻纖維進(jìn)行聯(lián)合脫膠的方法，為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

實(shí)施例1

本實(shí)施例提供一種基于光催化和果膠酶對(duì)麻纖維進(jìn)行聯(lián)合脫膠的方法，包括步驟：

(1)將200ml 5g/L TiO ?CQDs光催化劑懸液和2000U果膠酶溶液混合均勻制備脫膠混合溶液，并將其倒入30L玻璃反應(yīng)器中，其中果膠酶酶活含量為2U/mL；

(2)將1000g未脫膠的大麻韌皮纖維放入步驟(1)所制備的脫膠混合溶液中，加水使大麻韌皮纖維和溶液的固浴比為1:20，然后置于太陽光下進(jìn)行光照處理，具體為光照處理12小時(shí)后黑暗處理12小時(shí)，重復(fù)4天，然后取出大麻纖維；

(3)將大麻纖維進(jìn)行水洗、烘干，得到脫膠麻纖維。

實(shí)施例2

本實(shí)施例提供一種基于光催化和果膠酶對(duì)麻纖維進(jìn)行聯(lián)合脫膠的方法，包括步驟：

(1)將500ml 10g/L ZnO?CQDs光催化劑懸液和8000U果膠酶溶液混合均勻制備脫膠混合溶液，并將其倒入30L玻璃反應(yīng)器中，其中果膠酶酶活含量為2U/mL；

(2)將1000g未脫膠的大麻韌皮纖維放入步驟(1)所制備的脫膠混合溶液中，加水使大麻韌皮纖維和溶液的固浴比為1:50，然后置于模擬太陽光下進(jìn)行光照處理，具體采用LED燈，光照處理30h，然后取出大麻纖維；

(3)將大麻纖維進(jìn)行水洗、烘干，得到脫膠麻纖維。

對(duì)比例1

本對(duì)比例提供一種利用光催化劑對(duì)麻纖維進(jìn)行脫膠的方法，包括步驟：

(1)將200ml 5g/L TiO2?CQDs光催化劑懸液倒入30L玻璃反應(yīng)器中攪拌均勻，制備脫膠溶液；

（2)將1000g未脫膠的大麻韌皮纖維放入步驟(1)所制備的脫膠溶液中，加水使大麻韌皮纖維和溶液的固浴比為1:20，并進(jìn)行黑暗處理4天，然后取出大麻纖維；

(3)將大麻纖維進(jìn)行水洗、烘干，得到脫膠麻纖維。

對(duì)比例2

本對(duì)比例提供一種利用光催化劑對(duì)麻纖維進(jìn)行脫膠的方法，包括步驟：

(1)將200ml 5g/L TiO2?CQDs光催化劑懸液倒入30L玻璃反應(yīng)器中攪拌均勻，制備脫膠溶液；

(2)將1000g未脫膠的大麻韌皮纖維放入步驟(1)所制備的脫膠溶液中，加水使大麻韌皮纖維和溶液的固浴比為1:20，然后置于太陽光下進(jìn)行光照處理，具體為光照處理12 小時(shí)后黑暗處理12小時(shí)，重復(fù)4天，然后取出大麻纖維；

(3)將大麻纖維進(jìn)行水洗、烘干，得到脫膠麻纖維。

對(duì)比例3

本對(duì)比例提供一種利用果膠酶對(duì)麻纖維進(jìn)行脫膠的方法，包括步驟：

(1)將2000U果膠酶溶液加入到30L玻璃反應(yīng)器中攪拌均勻，制備脫膠溶液，其中果膠酶酶活含量為2U/mL；

(2)將1000g未脫膠的大麻韌皮纖維放入步驟(1)所制備的脫膠溶液中，加水使大麻韌皮纖維和溶液的固浴比為1:20，并進(jìn)行黑暗處理4天，然后取出大麻纖維；

(3)將大麻纖維進(jìn)行水洗、烘干，得到脫膠麻纖維。

對(duì)比例4

本對(duì)比例提供一種利用果膠酶對(duì)麻纖維進(jìn)行脫膠的方法，包括步驟：

(1)將2000U果膠酶溶液加入到30L玻璃反應(yīng)器中攪拌均勻，制備脫膠溶液，其中果膠酶酶活含量為2U/mL；

(2)將1000g未脫膠的大麻韌皮纖維放入步驟(1)所制備的脫膠溶液中，加水使大麻韌皮纖維和溶液的固浴比為1:20，然后置于太陽光下進(jìn)行光照處理，具體為光照處理12 小時(shí)后黑暗處理12小時(shí)，重復(fù)4天，然后取出大麻纖維；

(3)將大麻纖維進(jìn)行水洗、烘干，得到脫膠麻纖維。

對(duì)比例5

本對(duì)比例提供一種基于光催化和果膠酶對(duì)麻纖維進(jìn)行聯(lián)合脫膠的方法，包括步驟：

(1)將200ml 5g/L TiO2?CQDs光催化劑懸液和2000U果膠酶溶液混合均勻制備脫膠混合溶液，并將其倒入30L玻璃反應(yīng)器中，其中果膠酶酶活含量為2U/mL；

(2)將1000g未脫膠的大麻韌皮纖維放入步驟(1)所制備的脫膠混合溶液中，加水使大麻韌皮纖維和溶液的固浴比為1:20，并進(jìn)行黑暗處理4天，然后取出麻纖維；

(3)將大麻纖維進(jìn)行水洗、烘干，得到脫膠麻纖維。

利用掃描電鏡對(duì)脫膠處理前的原麻以及上述實(shí)施例1、對(duì)比例1?5所制得的脫膠麻纖維進(jìn)行測(cè)試，如圖1?7所示。

從圖1可以看出：脫膠處理前的大麻韌皮纖維表面粗糙，表面覆蓋著厚厚的膠質(zhì)成分，纖維聚集形成束狀纖維；

從圖2可以看出：經(jīng)過TiO2?CQDs光催化劑和果膠酶聯(lián)合光照處理后，麻纖維分離成單個(gè)纖維，而且纖維表面相對(duì)光滑，膠質(zhì)含量少；

從圖3可以看出：經(jīng)TiO2?CQDs黑暗處理后，纖維表面仍然粗糙不光滑，表面仍然含有很多的膠質(zhì)成分，與脫膠處理前的原麻纖維相比，基本沒有變化，說明TiO2?CQDs光催化劑在黑暗處理下基本不發(fā)揮作用；

從圖4可以看出：經(jīng)TiO2?CQDs光照處理后，纖維表面膠質(zhì)減小，但纖維束并未分成若干個(gè)單纖維，主要是由于纖維中還含有較多的膠質(zhì)，導(dǎo)致纖維粘合在一起；

從圖5?7可以看出：經(jīng)果膠酶處理后，大麻的大部分纖維束被分成單纖維，但單纖維表面還含有相對(duì)較多的膠質(zhì)。

另外，對(duì)上述實(shí)施例1、對(duì)比例1?5所制得的脫膠麻纖維以及大麻韌皮纖維進(jìn)行化學(xué)成分測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表1所示，并對(duì)實(shí)施例1、對(duì)比例3所制得的脫膠麻纖維進(jìn)行物理性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表2所示。

上述化學(xué)成分測(cè)試及物理性能測(cè)試方法如下：

化學(xué)成分的測(cè)試方法：參照GB 5889–1986《苧麻化學(xué)成分定量分析方法》測(cè)試脫膠大麻纖維殘膠率。

細(xì)度的測(cè)試方法：參照GB/T 6100–2007《棉纖維線密度試驗(yàn)方法中段稱重法》測(cè)試脫膠大麻纖維細(xì)度。

束纖維強(qiáng)力的測(cè)試方法：參照GB/T 5882–1986《苧麻束纖維斷裂強(qiáng)度試驗(yàn)方法》測(cè)試脫膠大麻纖維強(qiáng)力。

表1

  

表2

  

從上述表1可以看出：上述實(shí)施例1、對(duì)比例1?5所制得的脫膠麻纖維的化學(xué)成分與圖2?7的SEM檢測(cè)結(jié)果基本一致。上述實(shí)施例1制備的麻纖維的蠟質(zhì)、果膠、木質(zhì)素、半纖維素等膠質(zhì)脫除率最高，說明TiO2?CQDs和果膠酶在光照處理下聯(lián)合脫膠效果好；而與實(shí)施例1 相比，對(duì)比例5利用TiO2?CQDs和果膠酶在黑暗條件下進(jìn)行處理，其蠟質(zhì)、果膠、木質(zhì)素、半纖維素等膠質(zhì)含量均比實(shí)施例1高；另外，對(duì)比例1僅利用TiO2?CQDs在黑暗條件下處理，各膠質(zhì)含量仍很高；對(duì)比例2僅利用TiO2?CQDs在光照條件下處理，各膠質(zhì)含量仍很高，木質(zhì)素及半纖維素等膠質(zhì)僅略有降低；對(duì)比例3利用果膠酶進(jìn)行黑暗處理，果膠、蠟質(zhì)、木質(zhì)素、半纖維素等脫除一部分；相比于對(duì)比例3，對(duì)比例4利用果膠酶進(jìn)行光照處理，果膠、蠟質(zhì)、木質(zhì)素、半纖維素等脫除相對(duì)多一點(diǎn)。

從上述表2可以看出：實(shí)施例1采用TiO2?CQDs光催化劑聯(lián)合果膠酶聯(lián)合脫膠工藝，脫膠后纖維細(xì)度為6.91dtex，斷裂強(qiáng)度為4.08cN/dtex，脫膠效果比較好；且跟單獨(dú)果膠酶處理相比，其斷裂強(qiáng)度基本不變，說明光催化對(duì)纖維性能影響較小，而且本實(shí)施例1的反應(yīng)條件溫和，對(duì)麻纖維的損傷較少，使麻纖維保持較好的斷裂強(qiáng)度。

需要說明的是，本發(fā)明中未述及的部分采用或借鑒已有技術(shù)即可實(shí)現(xiàn)。

當(dāng)然，上述說明并非是對(duì)本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

 

文章摘自國(guó)家發(fā)明專利，一種基于光催化和果膠酶對(duì)麻纖維進(jìn)行聯(lián)合脫膠的方法，發(fā)明人：趙濤，韓光亭，姜偉，張?jiān)?，趙海光，楊曉麗，賁昊璽，王彤，申請(qǐng)?zhí)?/font>：202411172701.3，申請(qǐng)日：2024.08.26