專利名稱：一種以蘋果渣為原料制備高吸水凝膠的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備高吸水凝膠的方法，具體涉及一種以蘋果渣為原料制備高吸水凝膠的方法。
背景技術(shù)：
我國每年產(chǎn)生大量的蘋果渣，除少量被應(yīng)用于深加工外，絕大部分被遺棄。據(jù)調(diào)查，陜西省目前用蘋果渣作肥料、燃料的占15 % -20 %，作飼料用的約為10 %，當(dāng)垃圾處理的約占70%，每年大約有10萬-15萬t的蘋果渣不僅白白浪費(fèi)掉，還嚴(yán)重污染環(huán)境。經(jīng)測定，干果渣中粗纖維和無氮浸出物含量分別為18. 6%和58. 1%，而無氮浸出物中主要是淀粉成分。目前，纖維素系、淀粉系類高吸水材料的制備及性能研究已經(jīng)受到國內(nèi)外研究者的日益關(guān)注。高吸水材料被廣泛應(yīng)用于化工、農(nóng)林等方面，在全球環(huán)境問題日益嚴(yán)重的當(dāng)下，高吸水材料更是被廣泛的應(yīng)用于干旱地區(qū)植樹造林、農(nóng)作物抗旱等方面。例如，我國森林覆蓋面積小，土地沙化面積增大，需要植樹造林、種草植被、植樹育苗、水土保持，需要大量的高吸水材料，而目前我國的生產(chǎn)能力很低，不到世界的1 %。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種以蘋果渣為原料制備高吸水凝膠的方法，該方法利用傳統(tǒng)的先醚化后交聯(lián)的方法制備高吸水凝膠，并結(jié)合利用微波的輻照技術(shù)和超聲波在媒質(zhì)中高效的傳播特性來制備高吸水凝膠，較傳統(tǒng)方法省時(shí)且凝膠性能相對較好，相對于傳統(tǒng)的利用纖維素制備的高吸水材料而言，其保水率高。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是1)將蘋果渣烘干，粉碎過篩，備用；2)將過篩后的蘋果渣置于乙醇溶液中使其形成均相體系，再向其中加入氫氧化鈉溶液，加蓋靜置5 他得混合液；3)將混合液在60kHz的超聲波頻率下超聲堿化15 30min后，再在微波頻率為 2450MHz下微波間歇輻照堿化1 anin ；4)在堿化后的混合液中加入氯乙酸醚化劑，在60kHz的超聲波頻率下超聲醚化 10 25min后，再在微波頻率為M50MHz下微波間歇輻照醚化1 ^iin ；5)在醚化后的混合液中加入N-N-亞甲基雙丙烯酰胺交聯(lián)劑，在60kHz的超聲波頻率下超聲醚化15-30min后，再在微波頻率為2450MHz下微波間歇輻照醚化Hmin ；6)反應(yīng)結(jié)束后，用冰醋酸調(diào)PH值為7 ；7)在1500r/s的轉(zhuǎn)速下離心分離反應(yīng)產(chǎn)物，棄去上層液體，將沉淀物用水洗滌，再離心，重復(fù)多次；8)最后，將沉淀物用乙醇洗滌去除鹽分，抽濾，將濾餅烘干，粉碎、過篩，得到高吸水凝膠。所述步驟2)蘋果渣與乙醇溶液的料液比為1 5 1 8(g/ml)，乙醇溶液的體積分?jǐn)?shù)為75 85%，蘋果渣與氫氧化鈉的料液比為1 12 1 18(g/ml)，氫氧化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25 35%。所述超聲波的功率為140 200W，微波功率為119 200W。所述氯乙酸醚化劑與氫氧化鈉的質(zhì)量比為1 2-3。所述N-N-亞甲基雙丙烯酰胺交聯(lián)劑與蘋果渣的質(zhì)量比為0.03-0. 06 1。所述步驟8)中過篩目數(shù)為80 120目。本發(fā)明與已有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)首先，所選原料無需進(jìn)行細(xì)化處理，直接烘干粉碎即可利用，大大降低成本。而且， 將蘋果渣制備成高吸水凝膠實(shí)現(xiàn)了提高其附加值的綜合利用。其次，傳統(tǒng)利用纖維素或者淀粉采用先醚化后交聯(lián)的方法制備高吸水材料，通常采用攪拌并控制溫度的反應(yīng)條件。近年來，也有研究者采用微波輻照法來制備。而本發(fā)明，將微波和超聲波聯(lián)用制備高吸水凝膠不但省時(shí)還提高了產(chǎn)品的各性能，制備得到的吸水凝膠比利用纖維素為原料制備得到吸水材料的保水率高，本發(fā)明制備的高吸水凝膠的吸水倍率可達(dá)30 100g/g。


圖1為本發(fā)明制備得到的高吸水凝膠，其凝膠在各種狀態(tài)下的照片(a)未吸水凝膠(非絕干狀態(tài))；(b)吸水后處于溶脹狀態(tài)下的凝膠。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 1)將蘋果渣烘干，粉碎過篩，備用；2)將過篩后的蘋果渣置于乙醇溶液中使其形成均相體系，再向其中加入氫氧化鈉溶液，加蓋靜置證得混合液；其中蘋果渣與乙醇溶液的料液比為1 8(g/ml)，乙醇溶液的體積分?jǐn)?shù)為75%，蘋果渣與氫氧化鈉的料液比為1 18 (g/ml)，氫氧化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 25% ；3)將混合液在超聲波頻率為60kHz、超聲波功率為140 200W下超聲堿化15 30min后，再在微波頻率為M50MHz、微波功率為119 200W下微波間歇輻照堿化1 2min ；4)在堿化后的混合液中按氯乙酸醚化劑與氫氧化鈉的質(zhì)量比為1 3加入氯乙酸醚化劑，在超聲波頻率為60kHz、超聲波功率為140 200W下超聲醚化10 25min后，再在微波頻率為M50MHz、微波功率為119 200W下微波間歇輻照醚化1 ^iin ；5)在醚化后的混合液中按N-N-亞甲基雙丙烯酰胺交聯(lián)劑與蘋果渣的質(zhì)量比為 0.06 1加入N-N-亞甲基雙丙烯酰胺交聯(lián)劑，在超聲波頻率為60kHz、超聲波功率為140 200W下超聲醚化15-30min后，再在微波頻率為M50MHz、微波功率為119 200W下微波間歇輻照醚化Hmin ；6)反應(yīng)結(jié)束后，用冰醋酸調(diào)PH值為7 ；7)在1500r/s的轉(zhuǎn)速下離心分離反應(yīng)產(chǎn)物，棄去上層液體，將沉淀物用水洗滌，再離心，重復(fù)多次；8)最后，將沉淀物用乙醇洗滌去除鹽分，抽濾，將濾餅烘干，粉碎、過80 120目篩，得到高吸水凝膠，其吸水倍率為78g/g，由圖1可以看出本發(fā)明制備的高吸水凝膠(a)未吸水凝膠(非絕干狀態(tài))；(b)吸水后處于溶脹狀態(tài)下的凝膠的保水率高。實(shí)施例2 1)將蘋果渣烘干，粉碎過篩，備用；2)將過篩后的蘋果渣置于乙醇溶液中使其形成均相體系，再向其中加入氫氧化鈉溶液，加蓋靜置他得混合液；其中蘋果渣與乙醇溶液的料液比為1 5(g/ml)，乙醇溶液的體積分?jǐn)?shù)為85%，蘋果渣與氫氧化鈉的料液比為1 12 (g/ml)，氫氧化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 35% ；3)將混合液在超聲波頻率為60kHz、超聲波功率為140 200W下超聲堿化15 30min后，再在微波頻率為M50MHz、微波功率為119 200W下微波間歇輻照堿化1 2min ；4)在堿化后的混合液中按氯乙酸醚化劑與氫氧化鈉的質(zhì)量比為1 2加入氯乙酸醚化劑，在超聲波頻率為60kHz、超聲波功率為140 200W下超聲醚化10 25min后，再在微波頻率為M50MHz、微波功率為119 200W下微波間歇輻照醚化1 ^iin ；5)在醚化后的混合液中按N-N-亞甲基雙丙烯酰胺交聯(lián)劑與蘋果渣的質(zhì)量比為 0.03 1加入N-N-亞甲基雙丙烯酰胺交聯(lián)劑，在超聲波頻率為60kHz、超聲波功率為140 200W下超聲醚化15-30min后，再在微波頻率為M50MHz、微波功率為119 200W下微波間歇輻照醚化Hmin ；6)反應(yīng)結(jié)束后，用冰醋酸調(diào)PH值為7 ；7)在1500r/s的轉(zhuǎn)速下離心分離反應(yīng)產(chǎn)物，棄去上層液體，將沉淀物用水洗滌，再離心，重復(fù)多次；8)最后，將沉淀物用乙醇洗滌去除鹽分，抽濾，將濾餅烘干，粉碎、過80 120目篩，得到高吸水凝膠，其吸水倍率為98g/g。實(shí)施例3:1)將蘋果渣烘干，粉碎過篩，備用；2)將過篩后的蘋果渣置于乙醇溶液中使其形成均相體系，再向其中加入氫氧化鈉溶液，加蓋靜置幾得混合液；其中蘋果渣與乙醇溶液的料液比為1 6(g/ml)，乙醇溶液的體積分?jǐn)?shù)為83%，蘋果渣與氫氧化鈉的料液比為1 14(g/ml)，氫氧化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 32% ；3)將混合液在超聲波頻率為60kHz、超聲波功率為140 200W下超聲堿化15 30min后，再在微波頻率為M50MHz、微波功率為119 200W下微波間歇輻照堿化1 2min ；4)在堿化后的混合液中按氯乙酸醚化劑與氫氧化鈉的質(zhì)量比為1 2. 3加入氯乙酸醚化劑，在超聲波頻率為60kHz、超聲波功率為140 200W下超聲醚化10 25min后，再在微波頻率為M50MHz、微波功率為119 200W下微波間歇輻照醚化1 ^iin ；5)在醚化后的混合液中按N-N-亞甲基雙丙烯酰胺交聯(lián)劑與蘋果渣的質(zhì)量比為 0.05 1加入N-N-亞甲基雙丙烯酰胺交聯(lián)劑，在超聲波頻率為60kHz、超聲波功率為140 200W下超聲醚化15-30min后，再在微波頻率為M50MHz、微波功率為119 200W下微波間歇輻照醚化Hmin ；
6)反應(yīng)結(jié)束后，用冰醋酸調(diào)PH值為7 ；7)在1500r/s的轉(zhuǎn)速下離心分離反應(yīng)產(chǎn)物，棄去上層液體，將沉淀物用水洗滌，再離心，重復(fù)多次；8)最后，將沉淀物用乙醇洗滌去除鹽分，抽濾，將濾餅烘干，粉碎、過80 120目篩，得到高吸水凝膠，其吸水倍率為56g/g。實(shí)施例4 1)將蘋果渣烘干，粉碎過篩，備用；2)將過篩后的蘋果渣置于乙醇溶液中使其形成均相體系，再向其中加入氫氧化鈉溶液，加蓋靜置他得混合液；其中蘋果渣與乙醇溶液的料液比為1 7(g/ml)，乙醇溶液的體積分?jǐn)?shù)為78%，蘋果渣與氫氧化鈉的料液比為1 16 (g/ml)，氫氧化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 28% ；3)將混合液在超聲波頻率為60kHz、超聲波功率為140 200W下超聲堿化15 30min后，再在微波頻率為M50MHz、微波功率為119 200W下微波間歇輻照堿化1 2min ；4)在堿化后的混合液中按氯乙酸醚化劑與氫氧化鈉的質(zhì)量比為1 2. 7加入氯乙酸醚化劑，在超聲波頻率為60kHz、超聲波功率為140 200W下超聲醚化10 25min后，再在微波頻率為M50MHz、微波功率為119 200W下微波間歇輻照醚化1 ^iin ；5)在醚化后的混合液中按N-N-亞甲基雙丙烯酰胺交聯(lián)劑與蘋果渣的質(zhì)量比為 0.04 1加入N-N-亞甲基雙丙烯酰胺交聯(lián)劑，在超聲波頻率為60kHz、超聲波功率為140 200W下超聲醚化15-30min后，再在微波頻率為M50MHz、微波功率為119 200W下微波間歇輻照醚化Hmin ；6)反應(yīng)結(jié)束后，用冰醋酸調(diào)PH值為7 ；7)在1500r/s的轉(zhuǎn)速下離心分離反應(yīng)產(chǎn)物，棄去上層液體，將沉淀物用水洗滌，再離心，重復(fù)多次；8)最后，將沉淀物用乙醇洗滌去除鹽分，抽濾，將濾餅烘干，粉碎、過80 120目篩，得到高吸水凝膠，其吸水倍率為82g/g。
權(quán)利要求
1.一種以蘋果渣為原料制備高吸水凝膠的方法，其特征在于1)將蘋果渣烘干，粉碎過篩，備用；2)將過篩后的蘋果渣置于乙醇溶液中使其形成均相體系，再向其中加入氫氧化鈉溶液，加蓋靜置5 他得混合液；3)將混合液在60kHz的超聲波頻率下超聲堿化15 30min后，再在微波頻率為 2450MHz下微波間歇輻照堿化1 anin ；4)在堿化后的混合液中加入氯乙酸醚化劑，在60kHz的超聲波頻率下超聲醚化10 25min后，再在微波頻率為M50MHz下微波間歇輻照醚化1 ^iin ；5)在醚化后的混合液中加入N-N-亞甲基雙丙烯酰胺交聯(lián)劑，在60kHz的超聲波頻率下超聲醚化15-30min后，再在微波頻率為M50MHz下微波間歇輻照醚化Hmin ；6)反應(yīng)結(jié)束后，用冰醋酸調(diào)PH值為7；7)在1500r/s的轉(zhuǎn)速下離心分離反應(yīng)產(chǎn)物，棄去上層液體，將沉淀物用水洗滌，再離心，重復(fù)多次；8)最后，將沉淀物用乙醇洗滌去除鹽分，抽濾，將濾餅烘干，粉碎、過篩，得到高吸水凝膠。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的種以蘋果渣為原料制備高吸水凝膠的方法，其特征在于所述步驟2)蘋果渣與乙醇溶液的料液比為1 5 1 8(g/ml)，乙醇溶液的體積分?jǐn)?shù)為 75 85%，蘋果渣與氫氧化鈉的料液比為1 12 1 18 (g/ml)，氫氧化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 25 35%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的種以蘋果渣為原料制備高吸水凝膠的方法，其特征在于所述超聲波的功率為140 200W，微波功率為119 200W。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的種以蘋果渣為原料制備高吸水凝膠的方法，其特征在于所述氯乙酸醚化劑與氫氧化鈉的質(zhì)量比為1 2-3。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的種以蘋果渣為原料制備高吸水凝膠的方法，其特征在于所述N-N-亞甲基雙丙烯酰胺交聯(lián)劑與蘋果渣的質(zhì)量比為0. 03-0. 06 I0
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的種以蘋果渣為原料制備高吸水凝膠的方法，其特征在于所述步驟8)中過篩目數(shù)為80 120目。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種以蘋果渣為原料制備高吸水凝膠的方法。其制備過程為蘋果渣烘干→粉碎過篩→在乙醇與NaOH的混合液中浸泡→先超聲堿化后，再微波輻照堿化→加入醚化劑，先超聲醚化后，再微波輻照醚化→加入交聯(lián)劑，先超聲交聯(lián)后，再微波輻照交聯(lián)→調(diào)節(jié)pH→水洗滌→乙醇洗滌→抽濾→烘干→高吸水凝膠。采用本方法制備的高吸水凝膠，其吸水倍率可達(dá)30～100g/g。該方法制備高吸水凝膠，無需將蘋果渣細(xì)化處理，直接粉碎即可為原料，制備得到的凝膠相比纖維素制備的吸水材料保水率高。
文檔編號C08B31/00GK102153665SQ20111005937
公開日2011年8月17日 申請日期2011年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月11日
發(fā)明者羅倉學(xué), 郭美麗 申請人:陜西農(nóng)產(chǎn)品加工技術(shù)研究院