香蕉茎秆纤维的超声法脱胶研究.pdf

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1、第25卷第3期广东石油化工学院学报v0I．25No．32015年6月JournalofGuangdongUniversityofPetrochemicalTechnologyJune2015香蕉茎秆纤维的超声法脱胶研究王春，王彩燕，周天(广东石油化工学院环境与生物工程学院，广东茂名525000)摘要：以香蕉树茎秆原麻为原料，采用超声波法制备了香蕉茎秆纤维，并测定了其化学成分。结果表明：香蕉茎秆纤维中半纤维素和木质素含量较高，分别达到了25．81％和3．32％。超声波预处理法最佳工艺条件是：预处理时间为30min，温度为50℃，超声功率为200W，其预处

2、理胶质去除率达36％。关键词：香蕉茎秆纤维；超声波；脱胶中图分类号：TQ35文献标识码：A文章编号：2095—2562(2015)03—0019—04香蕉的生产消费过程中产生了大量的香蕉韧皮、香蕉叶、香蕉假茎等副产品，当前这些副产品往往被丢弃，造成环境污染L】]。我国每年产生的香蕉废弃物约为200万t。香蕉茎秆纤维具有高纤维素、低木质素的特性，不仅可以用来制作大量的绳索、麻袋、包装纺织品，也可将其编织成地毯。许多国家将其生产成纸巾、无纺布、过滤器、印刷纸张、包装纸袋等j。此外，人们甚至研究将香蕉茎秆纤维用于纳米]、医药[4]和复合材料的生产，将提取纤维

3、后的废渣用于肥料、提取固色剂的生产等【6J。然而，由于目前香蕉茎秆纤维的提取技术还比较落后，不能进行大规模的纤维生产，从而导致香蕉茎秆纤维仍然没有得到较大范围的开发与利用。因此，研究香蕉茎杆纤维的提取技术，对其应用开发尤为重要。本文试验采用超声波脱胶法制备香蕉茎秆纤维，以期为实践提供参考。1实验部分1．1实验材料与试剂香蕉茎秆原麻，经水洗、晾干而成；三聚磷酸钠、氯化钡、亚硫酸钠、草酸铵、硅酸钠等化学试剂均为分析纯。1．2香蕉茎秆纤维超声法脱胶取一定量香蕉茎秆原麻放入300mL蒸馏水中，在一定条件下进行超声处理。然后分别加入14g，L的氢氧化钠溶液225

4、mL，质量分数为3％的硅酸钠溶液225mL，亚硫酸钠溶液225mL，三聚磷酸钠溶液225mL至1000mL烧杯中，在100oC条件下煮炼2．5h。用1g／L硫酸溶液洗涤煮炼后的麻样，110oC烘干。1．3超声波脱胶效果单因素实验影响超声波预处理效果的主要工艺参数为处理的时间、温度、超声功率，试验中分别取时间为15、30、45、6o、75min，温度为30、40、50、60、70℃，超声功率为120、140、160、180、200W。除试验变量外，其它因素水平分别取时间30min，温度5O℃，超声功率180W。1．4正交实验完成单因素实验后，各自选取经超

5、声处理的时间、温度、功率中其脱胶效果最好的3个工艺参数，设计(3)正交试验，得到最优的超声处理工艺参数。收稿日期：2o15一Ol一19；修回日期：2o15—05—13作者简介：王春(1977一)，男，湖南郴州人，博士，副教授，研究方向为天然产物加工与利用。通讯作者：周天(1964一)，男，吉林长春人，博士，教授，研究方向为天然产物加工与利用。20广东石油化工学院学报2015焦1．5香蕉茎秆化学成分和脱胶率测定1)香蕉茎秆原麻的化学成分组成。由于目前无相应的香蕉纤维成分分析标准，因此，对香蕉茎秆原麻化学的成分的检测参照国家标准GB5889—86《苎麻化学

6、成分定量分析方法》。2)香蕉茎秆原麻的含胶率。将一定量原麻样烘至恒重，再冷却、称重，然后将其放人20g／L氢氧化钠溶液中煮沸1h，更换新的氢氧化钠溶液，重新煮沸2h，取出清洗、烘至恒重，再冷却，称重。根据前后试样重量变化，计算香蕉茎秆原麻的含胶率。3)香蕉茎秆预处理和精干麻的残胶率。将一定量麻样烘至恒重，再冷却、称重，然后将其放入20g／L氢氧化钠溶液中煮沸3h，取出清洗、烘至恒重，再冷却，称重。根据前后试样重量变化，计算香蕉茎秆麻样的残胶率。2结果与讨论2．1香蕉茎秆原麻的化学成分胶质是植物生长过程中的细胞壁伴生物，主要成分为脂蜡质、水溶物、果胶物质

7、、半纤维素、木质素，不同的产地、品种、收获季节其含量存在差异。本实验采用的是产于广东茂名高州高脚遁地蕾的香蕉茎秆原麻，贮存时间为1个月，其化学成分检测结果如表1所示。表1香蕉茎秆原麻的化学成分表％注：每个试验重复3次，取平均值。从表1可知，香蕉茎秆中果胶的含量很低，但是其含胶率较高，因此，脱胶的难度较大。另外，香蕉茎秆中的脂蜡质含量较低，在煮炼过程中较易被清除。2．2超声波脱胶单因素试验表2超声脱胶单因素试验结果注：原麻含胶率为44．81％，各进行3次平行实验，取平均值。根据表2可知，在相同的预处理温度、超声功率条件下，随着时间延长，试样的残胶率先降低

8、而后增加。在处理时间约为30min时，试样的残胶率达到最低。该现象可能是由于超声波的空化效应和