玉米秸稈提取纖維素的研究

毛梅芬

摘要：玉米秸稈是一種可再生的綠色生物質能資源，現階段開發利用率較低。本文以玉米秸稈為原料提取纖維素，對各影響因素進行了探討。結果表明：進行纖維素提取時，最佳提取條件為NaOH的濃度為6%，溫度為80℃，H2O2的濃度為0.7%。本實驗對玉米秸稈的高效綜合利用具有一定的參考價值。

關鍵詞：纖維素;玉米秸稈;提取

我國每年玉米秸稈的產量約2億噸[13]，玉米秸稈大多用于秸稈還田、畜牧飼料，還有的直接焚燒，不僅造成資源浪費，而且還污染環境。近年來，玉米秸稈的回收利用逐漸得到社會的重視，把玉米秸稈作為一種化工原料進行開發利用，對于提高玉米的綜合效益、保護生態環境具有很好的示范意義。

玉米秸稈含有大量的纖維素等天然高分子物質，是一種綠色的生物質資源，利用價值較高，從玉米秸稈提取纖維素替代部分化工產品，不僅可以變廢為寶，而且還可以減少石油化工原料的消耗，促進整個社會的可持續發展。本文以玉米秸稈為原料，首先用甲苯和乙醇對原料進行預處理，然后對玉米秸稈中纖維素的提取工藝條件進行研究，探究了NaOH的濃度、溫度及H2O2的濃度等實驗因素對纖維素提取的影響。

1 材料與方法

1.1 實驗材料及儀器

主要材料：玉米秸稈、蒸餾水、甲苯、乙醇、鹽酸、氫氧化鈉、雙氧水。

儀器：電熱鼓風干燥箱，高速萬能粉碎機，恒溫水浴鍋。

1.2 實驗方法

1.2.1 玉米秸稈的預處理

把玉米秸稈用蒸餾水沖洗擠壓然后瀝干，放置于120℃烘箱中干燥24h，用粉碎機粉碎過40目篩，加甲苯和乙醇（v∶v=2∶1）混合液，沸水浴6h;乙醇洗滌，抽濾，加0.1mol/L鹽酸，85℃水浴攪拌2h，除水溶性多糖，抽濾，烘干備用。

1.2.2 纖維素提取

取適量的預處理好后的玉米秸稈粉末，按照料液比為1∶30的配比，然后加入質量分數分別為1%、2%、4%、6%、8%的NaOH溶液和含量分別為0.3%、0.5%、0.7%、0.9%、1.1%的H2O2的混合液處理，在分別為50℃、60℃、70℃、80℃、90℃的溫度下攪拌2h，過濾，用蒸餾水充分洗滌濾渣直到溶液達到中性，干燥后就得到了玉米秸稈纖維素。

2 實驗結果

2.1 NaOH的濃度對纖維素提取含量的影響

隨著NaOH濃度的升高，纖維素提取含量也逐漸增加。這是由于NaOH可破壞纖維素聚集狀態，而且纖維素的潤脹度也會隨著NaOH濃度的升高而逐漸提高，并且NaOH的擴散進入會使纖維素潤脹而逐步溶解，因此纖維素的提取含量會隨NaOH濃度的升高而升高。但NaOH濃度過高也不利于纖維素的溶解，這是因為隨著溶液中金屬離子的不斷升高，會使溶液的潤脹度降低。同時，高濃度的堿性溶液會使纖維素降解。由圖1可以看出，NaOH的濃度應當控制在6%。

2.2 溫度對纖維素提取含量的影響

由圖2可以看出，隨著溫度的升高，纖維素的提取含量呈現出了先增加后減少的趨勢。這是因為溫度增高導致NaOH溶液黏度變小，促使纖維素溶出。但溫度不斷升高，纖維素會發生降解，導致纖維素提取含量降低。因此，為了使纖維素減少因為降解造成的損失，溫度應當控制在80℃。

2.3 H2O2對纖維素提取含量的影響

由圖3可以看出，隨著H2O2用量的增加，纖維素提取含量呈現出了先增加后緩慢下降的趨勢。這是因為適量的H2O2在堿性介質中既可以促進木質素的脫除，又可以促進半纖維素的脫除。但當H2O2過量時，纖維素會發生降解，造成纖維素提取含量的下降。因此H2O2的濃度應控制在0.7%。

3 結語

玉米秸稈中的纖維素是一種十分重要的可再生資源，但由于玉米秸稈成分復雜，纖維素的提取分離效率不高。堿性雙氧水法是一種比較簡便高效的提取方法。以后還需要進一步開發更簡潔高效、綠色的分離技術和工藝，以實現纖維素的工業化生產和在其他領域的規模化、高效率化利用。

參考文獻：

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