羧甲基纖維素鈉的制備工藝、設(shè)備在不斷完善和進(jìn)步。無論是傳統(tǒng)的水媒法還是 溶媒法，非均相體系還是均相體系，提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本是CMC產(chǎn)業(yè)永遠(yuǎn) 不變的主題。當(dāng)前，市場(chǎng)對(duì)CMC產(chǎn)品的理化和應(yīng)用指標(biāo)要求在不斷提高，對(duì)取代度、粘 度、純度、酸黏比都提出了更高的要求，尤其對(duì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)均勻性有了越來越高的要求。 例如作為一種典型的石油開采助劑，對(duì)CMC的表觀黏度、慮失量、抗溫、抗鹽等應(yīng)用指 標(biāo)提出了更高的要求，近年來國外出現(xiàn)的“聚陰離子纖維素”概念就充分反映了市場(chǎng)對(duì) 羧甲基纖維素鈉的需求趨勢(shì)。

　　

　　另外，從成本上講，降低溶劑消耗、提高熱量和冷量的利用率以及提高堿化、醚 化效率都是不斷研究的課題。要滿足這些要求，則對(duì)制備設(shè)備、工藝、原料選擇不斷創(chuàng) 新和完善。如當(dāng)前制備的CMC所用原料絕大部分為精制棉或棉短絨，這些原料質(zhì)量雖 好，但是價(jià)格高，僅此項(xiàng)原料費(fèi)就達(dá)6000元/T以上，且現(xiàn)今貨源緊缺，繼而生產(chǎn)原料 成本上升，采用木漿粕則每噸產(chǎn)品可降低一千元[38,42]。我國木材資源雖不豐富，但國際 市場(chǎng)并不缺乏尤以印尼原料便宜充足，此外我國的農(nóng)作物秸稈、各類富含植物纖維的農(nóng) 作物副產(chǎn)品資源頗豐，如豆渣、蔗渣、薯渣等，可以通過優(yōu)化配方、改進(jìn)設(shè)備，精心調(diào) 節(jié)堿化和醚化的溫度、時(shí)間、升溫方式和加料等工藝條件來實(shí)現(xiàn)合乎需要的羧甲基纖維 素鈉生產(chǎn)。

　　

　　1.4木薯渣研究利用現(xiàn)狀 1.4.1木薯與木薯渣木薯是世界三大薯類之一，又叫樹薯、木番薯、地下部結(jié)薯等。目前，木薯是全 球產(chǎn)量過億噸的七大農(nóng)作物之一，在世界上有30個(gè)國家都在種植，我國是木薯種植大 國，年均產(chǎn)量在600萬噸，其中主要集中在南方的廣西、廣東、海南等幾個(gè)省份，在國 家產(chǎn)業(yè)布局上看己經(jīng)形成地方的一大特色[12，13]。對(duì)于木薯的綜合利用時(shí)下則成了我國 科技工作者和相關(guān)行業(yè)部門的重要工作，根據(jù)科學(xué)發(fā)展觀的要求，以提髙經(jīng)濟(jì)效益，增 加農(nóng)民收人為目標(biāo)，以提高深加工和綜合利用水平為途徑，從提高單產(chǎn)、優(yōu)化布局，擴(kuò) 大規(guī)模為手段最大限度地滿足國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)木薯的需求。

　　

　　木薯是綜合利用價(jià)值很高的作物和重要的工業(yè)原料，木薯原料當(dāng)前主要用來加工成 木薯淀粉，再由木薯淀粉經(jīng)過進(jìn)一步的加工和以木薯淀粉初次加工為原料的二次、三次 深加工，從而得到適合各種生活、生產(chǎn)需要的淀粉產(chǎn)品，其產(chǎn)品在飼料、食品、制糖紡 織、造紙、化工醫(yī)藥等行業(yè)均有著很好的應(yīng)用％16],隨著科技的日新月異，木薯淀粉加 工業(yè)將會(huì)漸漸向更深層次研究和開發(fā)邁進(jìn)。

　　

　　木薯渣是木薯加工過程的下腳料，現(xiàn)在普遍使用的是濕法加工工藝將木薯加工提取 淀粉，椐估計(jì)每加工1噸木薯產(chǎn)生含水70%的木薯渣約700kg。按我國每年產(chǎn)600萬噸木薯 來計(jì)算，則將會(huì)產(chǎn)生數(shù)百萬噸的木薯渣下腳料[21]。濕木薯渣的主要組成是水分70%?80%， 還有部分的淀粉、纖維素和少量的蛋白質(zhì)等。目前，對(duì)于木薯渣的研究利用主要集中在 燃料乙醇、有機(jī)酸、食用菌栽培、飼料工業(yè)、單細(xì)胞蛋白及少許酶劑作為培養(yǎng)基方面[19_2G], 但是這些方面的用量少，大量的木薯渣都被廢棄，造成了極大的浪費(fèi)，不及時(shí)處理還嚴(yán) 重污染了環(huán)境[17，18]。

　　

　　1.4.2木薯渣利用現(xiàn)狀對(duì)于木薯渣的研究，目前主要集中在未發(fā)酵木薯渣的利用方面，主要是考慮到其富 含淀粉粒，同時(shí)還有蛋白質(zhì)、脂肪、有機(jī)酸等成分，發(fā)酵后的木薯渣因?yàn)樵诎l(fā)酵過程中 利用了其中的淀粉、蛋白等營養(yǎng)成分，同時(shí)灰分增大，營養(yǎng)價(jià)值低，相比較而言很少被 研究利用[22~]。各個(gè)方面研究主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：在食用菌利用方面，顏淑婉等人[25] 進(jìn)行了木薯渣栽培食用菌的研究，并篩選出相配套的優(yōu)良菌株；黃文芳等[21]利用木薯渣 培養(yǎng)猴頭菌進(jìn)行了試驗(yàn)，從試驗(yàn)結(jié)果表明應(yīng)用木薯渣培養(yǎng)猴頭菇是可行的，木薯渣是猴 頭菌生長(zhǎng)的一種很好的培養(yǎng)料。木薯渣作為飼料原料的研究開發(fā)與利用越來越受到人們 的重視，國內(nèi)學(xué)者胡忠澤等[23]人采用常規(guī)分析和原子吸收分光光度計(jì)等現(xiàn)代化先進(jìn)儀器 相結(jié)合，比較全面研究木薯渣的營養(yǎng)價(jià)值，結(jié)果表明了木薯渣具有較高的飼用價(jià)值；潘 穗華、林華強(qiáng)[2("22]等人進(jìn)行了木薯渣飼養(yǎng)肉豬試驗(yàn)，表明效益較佳，適當(dāng)添加木薯渣能 降低飼料成本。在生化工程方面的研究，廣西大學(xué)化學(xué)工程系研究開發(fā)的利用木薯淀粉 廠的木薯渣、黃漿為原料生產(chǎn)酒精的新工藝[2]，根據(jù)需要可以生產(chǎn)不同比例的工業(yè)酒精 和食用酒精；洪葵、劉四新[4]等對(duì)木薯渣進(jìn)行了發(fā)酵產(chǎn)檸檬酸的研究，試驗(yàn)表明以木薯 渣為原料進(jìn)行檸檬酸發(fā)酵時(shí)，有較高發(fā)酵酸度和產(chǎn)酸率；陳桂光[26]等進(jìn)行了木薯渣生料 發(fā)酵生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白的研究，使原料粗蛋白從3.9%提高到22.43%;謝文偉[1]等以木薯 渣為原料，經(jīng)單一態(tài)氧漂白處理后，通過化學(xué)轉(zhuǎn)化法在乙醇介質(zhì)中得到了一種用作硅酸 鹽保溫涂料粘合劑的羥丙基和甲基混合物，是綜合利用木薯渣，消除環(huán)境污染的一條新 途徑。

　　

　　木薯渣、蔗渣及其他的農(nóng)作物秸稈、林業(yè)剩余物等都作為農(nóng)林生物質(zhì)的一部分， 近年來隨著新興生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)的興起，有關(guān)此領(lǐng)域的研究也蓬勃興起。2006年科技部啟動(dòng) “十一五”國家科技支撐計(jì)劃“農(nóng)林生物質(zhì)工程”重大項(xiàng)目[5]，該項(xiàng)目以農(nóng)作物棄渣、 秸稈等農(nóng)林剩余物為主要原料，而作為其中一部分的木薯渣綜合利用的研究及其產(chǎn)業(yè)化 將進(jìn)入新的階段。

　　

　　1.5課題研究意義和內(nèi)容 1.5.1課題研究意義我國木薯產(chǎn)業(yè)年產(chǎn)值超過1000億元，其中我國木薯產(chǎn)量90%以上集中在廣西和廣 東，初步形成了產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢(shì)布局。木薯加工業(yè)的發(fā)展，其副產(chǎn)物木薯渣則大量產(chǎn)生，通 常淀粉廠都將直接棄之露天環(huán)境下，因廢渣中尚殘余有大量水、部分淀粉、蛋白及脂肪 等成分，不能及時(shí)處理則會(huì)引發(fā)一系列環(huán)保問題。因此木薯渣的綜合處理利用不僅能有 效提高木薯加工產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，而且能有效減少木薯加工廢渣對(duì)環(huán)境的影響。尤其對(duì) 于木薯大產(chǎn)區(qū)像廣西、廣東、海南來說，如何有效利用木薯渣，不讓其產(chǎn)生二次污染， 情形是迫切的，市場(chǎng)和技術(shù)前景也是有待挖掘。CMC是一種陰離子、直鏈、水溶性纖維 素醚，在現(xiàn)代工業(yè)中具有“工業(yè)味精”美譽(yù)。CMC水溶液因具有優(yōu)良的懸浮、成膜、保 護(hù)膠粘結(jié)、增稠、乳化、體、保持水分以及代謝惰性等性能，在石油鈷井、造紙、涂料、 紡織等工業(yè)中都有著廣泛的應(yīng)用。CMC目前制備原料主要是精制棉花，尤其是精棉絮， 成本高，且貨源緊缺，進(jìn)而生產(chǎn)成本逐年上升。從綜合利用、開發(fā)現(xiàn)有的農(nóng)副產(chǎn)品資源， 提升農(nóng)副產(chǎn)品的附加值上看，尋求低成本的原料進(jìn)行CMC的生產(chǎn)有其現(xiàn)實(shí)意義！干木薯 渣中纖維含量比例高，而天然纖維素是制備CMC的主要原料之一。研究擬將用木薯渣替 代棉花來進(jìn)行CMC的生產(chǎn)研究，從現(xiàn)有文獻(xiàn)這方面的探索較少，但類似的研究可以用來 借鑒、創(chuàng)新、改進(jìn)，從而根據(jù)需要研究得出所需要的實(shí)驗(yàn)的方法與工藝條件，具有一定 的可實(shí)踐性。課題擬通過理化方法及手段，轉(zhuǎn)化木薯渣中的纖維素成分，開發(fā)出具有廣 泛用途的羧甲基纖維素鈉產(chǎn)品，延長(zhǎng)了木薯產(chǎn)業(yè)鏈和提高了木薯的附加值，具有很好的 前景。通過項(xiàng)目的研究，實(shí)施將為陶瓷、造紙、紡織等行業(yè)提供物美廉價(jià)的資源，從而 有利于農(nóng)業(yè)廢棄物綜合利用、農(nóng)產(chǎn)品的升級(jí)換代，有一定的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

　　

　　1.5.2課題研究?jī)?nèi)容(1)、對(duì)木薯渣原料進(jìn)行物性分析，了解其理化特性；研究確定木薯渣羧甲基木 薯纖維精煉方法與工藝條件；(2)、探討木薯堿纖維制備的影響因素；對(duì)比水媒法和溶媒法對(duì)CMC品質(zhì)影響：(3)、運(yùn)用Design Expert中心組合試驗(yàn)和響應(yīng)面分析法對(duì)木薯纖維制備羧甲基 纖維素鈉進(jìn)行優(yōu)化，擬通過逐步回歸分析，建立取代度對(duì)羧甲基化主要因素的二次回歸 數(shù)學(xué)模型；(4)、研究蒸汽爆破、機(jī)械活化精制纖維對(duì)CMC品質(zhì)影響；(5) 、研究確定生產(chǎn)CMC的最優(yōu)工藝路線；對(duì)常規(guī)制備、蒸汽爆破及機(jī)械活化條 件下制備的堿纖維和CMC進(jìn)行物理表征，分析不同處理?xiàng)l件下所得產(chǎn)品的異同。

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