大麻機械脫膠與堿氧法脫膠研究.pdf

1、大麻纖維表面有縱向縫隙和空洞，橫向有枝節(jié)，中心有細(xì)長的空腔，因此大麻纖維具有優(yōu)異的毛細(xì)效應(yīng)，使其吸汗、排汗、透氣導(dǎo)熱性能特別好；同時由于大麻纖維結(jié)構(gòu)中空，可富含氧氣，使厭氧菌無法生存，故有抗菌、抑菌等許多優(yōu)良的性能；大麻纖維含有10多種對人體健康有益的微量元素。因此大麻纖維的形態(tài)與化學(xué)組分使大麻纖維、大麻紡織品具有良好的抗菌抑菌、吸濕透氣、屏蔽輻射、潤膚爽身等天然保健功能。并且大麻具有生態(tài)安全生產(chǎn)和最終產(chǎn)品可拋性，是真正的“綠色產(chǎn)品”，

2、邵松生等專家撰文稱大麻纖維是未來最有前途的纖維素纖維。 但是，目前的大麻產(chǎn)品因其初加工技術(shù)不完善，沒有充分發(fā)揮大麻纖維的優(yōu)勢，產(chǎn)品品質(zhì)不高，而初加工中的脫膠技術(shù)工序有著舉足輕重的作用，大麻纖維本身木質(zhì)素含量高的特性使大麻脫膠困難。綜觀目前的大麻脫膠法，主要有自然發(fā)酵法(天然水漚麻)脫膠、化學(xué)脫膠和生物脫膠和生物化學(xué)聯(lián)合脫膠等傳統(tǒng)方法。自然發(fā)酵法受環(huán)境影響大，時間長，雜質(zhì)多，低質(zhì)低效，且污染水域；目前國內(nèi)外大麻的化學(xué)脫膠基本沿用苧

3、麻脫膠工藝，采用煮漂二步或者兩步以上的工藝流程，工藝流程長，成本高，消耗大，并且易對環(huán)境造成污染；生物脫膠其優(yōu)點明顯，工藝簡單易行，能耗低，對環(huán)境的污染少，但其脫膠不徹底和精干麻質(zhì)量穩(wěn)定性差，脫膠后的精干麻還含有較多的膠質(zhì)，需要通過化學(xué)法進一步脫膠達(dá)到紡紗質(zhì)量要求，目前生物脫膠還無法應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)；近年來研究的還有發(fā)展較快，纖維分離和脫膠有效，無污染的“閃爆法”和“超聲波”法對大麻進行脫膠?！伴W爆”法通過水分(包括液態(tài)水、汽態(tài)水和熱蒸汽

4、)作介質(zhì)，實現(xiàn)對大麻纖維結(jié)構(gòu)起作用和分離纖維束。高強度超聲波在液體中傳播時，能夠產(chǎn)生能量的激化和突發(fā)，即“空化效應(yīng)”，釋放出巨大的能量，可以產(chǎn)生高達(dá)幾百個大氣壓的局部瞬間壓力，形成沖擊波，使固體表面及液體介質(zhì)受到極大的沖擊力和機械“破壞”作用，其能量足以打斷大麻纖維和纖維束間的化學(xué)鍵結(jié)合，達(dá)到脫膠的目的。因此“閃爆法”和“超聲波”脫膠方法簡便快捷、無污染、對纖維損傷小，與目前的脫膠法相比有明顯的優(yōu)點，然而“『人J爆法”和“超聲波”脫膠技

5、術(shù)目前還處于研究探索階段。針對以上幾種脫膠方法所帶來的各種問題，本文主要研究大麻物理機械脫膠與堿氧法脫膠。本文研究的大麻物理機械脫膠，是一種完全“綠色環(huán)保”的脫膠方式，無廢水、廢氣等，對環(huán)境無污染，清潔、環(huán)保、成本低的生產(chǎn)方式，符合現(xiàn)代社會發(fā)展趨勢。本文對大麻物理機械法脫膠過程中，大麻膠質(zhì)與纖維脫粘形態(tài)進行了實驗與分析，繼而建立了物理機械法脫膠大麻膠質(zhì)與纖維脫粘力學(xué)模型。本文研究的旋輥式物理機械脫膠方法，可有效地去除大麻原麻中30﹪的膠

6、質(zhì)。之后再輔以生物酶法或化學(xué)脫膠，可得到品質(zhì)優(yōu)良的精干麻，為開發(fā)大麻精細(xì)產(chǎn)品創(chuàng)造了條件。 由于大麻物理機械脫膠，是一種無廢水、廢氣排放，清潔、環(huán)保、成本低完全“綠色環(huán)?！钡纳a(chǎn)方式，可以實現(xiàn)低成本生產(chǎn)、環(huán)保、生態(tài)的理想的脫膠效果。在當(dāng)今面臨日趨嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，人們開始推崇“清潔生產(chǎn)”，追求“綠色產(chǎn)品”，而大麻物理脫膠是實現(xiàn)節(jié)約能源，環(huán)保、生態(tài)脫膠生產(chǎn)的出路之一。大麻物理機械脫膠與化學(xué)、生物酶等脫膠方法有機結(jié)合，則可以實現(xiàn)低成

7、本生產(chǎn)、環(huán)保、生態(tài)的理想的脫膠效果，將是未來麻類脫膠方法研究和發(fā)展的熱點。本文對大麻物理機械脫膠的力學(xué)性能和膠質(zhì)受損脫粘力學(xué)模型的分析研究，為今后繼續(xù)深化大麻物理機械脫膠方法、機理的研究和裝置的研制，做了理論探索，為今后進一步深入研究打下了基礎(chǔ)。 當(dāng)今社會能源需求日益緊張，尋求高效低耗的短流程大麻脫膠工藝勢在必行。大麻脫膠在大麻纖維的制取過程中是最重要的工序，它對穩(wěn)定和提高后道工序的產(chǎn)品質(zhì)量擔(dān)負(fù)著重要作用。本課題就是以此為目的，

8、合理地將傳統(tǒng)的煮練、漂白兩道工序結(jié)合在一起，將煮、漂二步工藝的各自原理和去除對象一步完成，堿和雙氧水互相作用，堿既起到去除大麻中的膠質(zhì)、半纖維素、木質(zhì)素及其他雜質(zhì)的作用，又為雙氧水的分解提供了一個堿性環(huán)境，使堿與雙氧水的作用達(dá)到最大功效；雙氧水在酸性介質(zhì)中很穩(wěn)定，分解速率非常低，而在堿性介質(zhì)中可以被堿活化，雙氧水分子發(fā)生離解，可以漂白大麻纖維，尤為重要的是可以氧化木質(zhì)素，木質(zhì)素被氧化后可以溶解于堿氧一浴溶液中，從而有助于更好地去除木質(zhì)素

9、和其他雜質(zhì)，同時采用了新的脫膠助劑硫酸鎂和強堿浴雙氧水穩(wěn)定劑，從而對堿氧一浴脫膠反應(yīng)起到了很好的穩(wěn)定和保護纖維素的作用。對升溫速度、升溫過程進行特別控制，使堿氧一浴和精練作用達(dá)到理想。堿氧法脫膠新工藝，工藝流程短，成本低，制成的精干麻殘膠率、木質(zhì)素含量低，適合紡中、高支紗，做高檔服裝面料。新方法脫膠后，制成的大麻紡織品在后整理過程中可以無需精練漂白工序，既縮短了后整理工序，又提高了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。在堿氧一浴脫膠過程中，所涉及的主要工藝

10、參數(shù)有NaOH濃度、H<,2>O<,2>用量和處理時間，為了找出最佳工藝參數(shù)，通過三因子二次通用旋轉(zhuǎn)組合回歸優(yōu)化設(shè)計方法進行了大麻堿氧一浴脫膠漂白工藝探索，討論了各工藝因素對精干麻殘膠率、殘余木質(zhì)素量、精干麻強力和白度的影響，經(jīng)過優(yōu)化實驗、計算與分析，得到了最優(yōu)工藝參數(shù)。通過對大麻堿氧-浴脫膠方法及工藝參數(shù)優(yōu)化的研究，可得到如下的結(jié)論：(1)H<,2>O<,2>用量、NaOH濃度和處理時間對大麻精于麻殘膠率的大小均有顯著影響。(2)H<

11、,2>O<,2>用量對大麻木質(zhì)素的去除有顯著影響，即對于木質(zhì)素的去除效果起主要作用；而NaOH濃度、處理時間對木質(zhì)素的去除的影響并不是非常顯著，與H<,2>O<,2>的用量對木質(zhì)素的去除影響相比，兩者處于次要地位，尤其是處理時間，對木質(zhì)素的去除效果最不明顯。(3)本實驗條件下最優(yōu)工藝參數(shù)為：NaOH濃度10.5g/L，H<,2>O<,2>甩量9.8g/L，處理時間127min，大麻精干麻的脫膠效果相對最優(yōu)。 本文首創(chuàng)堿氧法大麻脫

12、膠漂白新方法與工藝，對新方法的工藝流程、機理及工藝參數(shù)優(yōu)化進行研究。與國內(nèi)外同類技術(shù)比較，堿氧法脫膠與工藝具有：(1)工藝流程短、工序少，節(jié)約成本。(2)制成的精干麻殘膠率和木質(zhì)素含量低。(3)新方法生產(chǎn)的麻纖維，長度整齊度好、手感柔軟、色澤好、無刺癢感，適合做中、高檔麻紡織品。(4)在后整理部分可以無需精練漂白工序，節(jié)約了后整理成本、提高了產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性。 本文上述研究成果對大麻脫膠研究和工業(yè)化生產(chǎn)具有深遠(yuǎn)意義，且可推廣應(yīng)用于