從廢報紙中提取纖維素并制作吸油煙型氣凝膠

摘 要：文章緊緊圍繞廢物利用的主題，將我們常見的廢報紙變廢為寶，考慮到廢報紙中含有大量纖維素，本實驗就將從廢報紙中提取纖維素作為切入點，然后延伸了廢報紙中提取出來的纖維素的應用面，別出心裁地把提取出的纖維素制作成吸油煙性氣凝膠，并在該氣凝膠的循環利用方面做了一些工作。從廢報紙中提取纖維素分為三大步驟：（1）廢報紙的預處理。（2）廢報紙的脫墨處理。（3）纖維素的提取以及提純。纖維素吸油煙型氣凝膠的制備分為三大步驟：（1）纖維素水凝膠的制備。（2）冷凍干燥處理。（3）氣凝膠的疏水處理以及功能特性測試。

關鍵詞：廢報紙；纖維素；氣凝膠；吸油煙

引言

廢報紙作為一種富含纖維素的廢物，因其量大并且廉價易得，可以進行資源化利用。廢報紙的再利用，對家庭，社會，國家都有著不同程度的影響。廢報紙循環利用的關鍵是廢報紙的脫墨技術，脫墨的質量決定著廢報紙的再利用價值。纖維素是自然界中含量最為豐富的大分子化合物之一，它具有綠色、環保、可再生等優點，隨著全球能源的日益減少，纖維素作為一種可再生的綠色能源受到研究者的廣泛關注。但是，纖維素結構規整，具有致密的晶體結構，大量的羥基被封閉，使得反應試劑難以與纖維素反應，限制了纖維素的研究與應用。本實驗課題不僅研究纖維素氣凝膠在吸油煙方面的用途，亮點還在于利用廢報紙提取纖維素以達到廢物利用的目的。

1 從廢報紙中提取并提純纖維素

1.1 廢報紙的預處理

將廢報紙機械粉碎，得到廢報紙碎屑，作為實驗原材料，備用。

1.2 廢報紙的脫墨處理

廢報紙的脫墨方法有很多，不同的印刷技術也影響著脫墨方法的選擇，本實驗對廢報紙的脫墨處理是以堿洗處理為主要手段，加以適當醇洗和適當雙氧水漂白得到的，脫墨效果還算理想。

1.2.1 堿洗

準確稱量2g紙屑原料，先將原料進行堿洗處理，即放入PH=14的氫氧化鈉（40mL）溶液中油浴加熱，80℃條件下堿洗4h。

1.2.2 醇洗

將堿洗處理過的紙漿用無水乙醇浸泡1h并放入超聲波儀器中進行處理。

1.2.3 漂白

用過氧化氫（30%）處理醇洗過的紙漿3h。

1.3 纖維素的提取以及提純

將上述脫墨處理過的廢報紙紙漿低溫溶解到NaOH脲素混合溶液中，然后除去沒有溶掉的廢渣，就可以得到溶解了纖維素的NaOH脲素溶液，然后將溶液裝入透析袋中進行透析處理，便可以得到纖維素。

1.3.1 纖維素溶劑的配制

NaOH：Urea：H2O=7：12：81（質量比）。配制成在低溫下有效溶解纖維素的溶劑[1]

1.3.2 纖維素的提取

將堿洗、醇洗、漂白過的紙漿倒入配制好的纖維素溶劑中，低溫溶解。

1.3.3 纖維素的提純

將溶解的纖維素液體進行除雜，得到純凈的纖維素溶液，然后進行透析處理，直至透析的水PH=7左右。此時透析袋里得到的便是比較純凈的纖維素。

2 纖維素吸油煙型氣凝膠的制備及測試與評價

通過冷凍干燥，將纖維素水凝膠冷凍干燥為纖維素氣凝膠，纖維素水凝膠中要加入適當的交聯劑，目的是保證制造出來的纖維素氣凝膠有一定的彈性和力學性能，以便于纖維素氣凝膠的循環利用，也便于之后進行疏水等處理。

2.1 纖維素水凝膠的制備

2.1.1 纖維素水凝膠的制備

準確稱量3g制備好的纖維素，將適量純凈水加入到纖維素中，得到纖維素水凝膠。

2.1.2 交聯劑的添加

2.1.3將得到的水凝膠，加入0.3g戊二醛作為交聯劑。放入超聲波儀中處理20min，備用。

2.2 冷凍干燥

使用冷凍干燥機進行冷凍干燥處理，處理36h。得到纖維素氣凝膠，因為添加了適當的交聯劑，氣凝膠有一定的彈性和固定的形狀。

2.3 氣凝膠的疏水處理

2.3.1 疏水處理溶液的配制

使用環己烷做溶劑，十八烷基三氯硅烷做溶質（質量分數為1.5%）配制有機溶液。

2.3.2 疏水處理

將得到的纖維素氣凝膠浸泡其中，浸泡處理6h。（注意不要密封，注意通風）浸泡處理后，放入烘干箱中做烘干處理，直至烘干為止，得到疏水處理后的纖維素氣凝膠。

2.4 成品的功能特性測試與實驗意義評價

2.4.1 將得到的成品進行吸油煙處理，效果很好。然后將得到的纖維素氣凝膠進行吸油實驗，實驗表明本實驗得到的纖維素氣凝膠能吸比自身重幾十倍的油。并且可以將油擠出來以達到纖維素氣凝膠的循環利用。

2.4.2 實驗的意義與總結評價

本實驗的成品測試表明該纖維素氣凝膠有良好的吸油煙性，并且可以循環使用，因為原料是纖維素，最后失效的氣凝膠還可以很快分解從而不會污染環境，本實驗既體現了廢物利用的主題思想，又達到了產品對環境友好的要求，一舉兩得，對廢報紙的利用提供了一些思路和方法，對社會和日常生活產生了良好的影響。

參考文獻

[1]低溫溶解難溶解性大分子的機理及新材料構建[Z].武漢大學化學與分子科學學院，2012-10-16.