處理纖維素的方法和根據(jù)所述方法處理的纖維素的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及純化包含纖維素如微原纖化纖維素的漿液的方法，其中所述方法包括以下步驟：提供包含纖維素和液體的漿液，使所述漿液經(jīng)受電場，從而誘導(dǎo)漿液的液體流動，使液體與纖維素分離，從而得到液體被除去的漿液，將洗滌液體如有機溶劑添加至液體被除去的漿液，使液體被除去的漿液經(jīng)受電場，從而誘導(dǎo)漿液的洗滌液體流動和使洗滌液體與纖維素分離，從而得到純化的纖維素。本發(fā)明還涉及可由所述方法得到的纖維素如微原纖化纖維素。
【專利說明】處理纖維素的方法和根據(jù)所述方法處理的纖維素
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通過使包含纖維素如微原纖化纖維素的漿液經(jīng)受電場，純化(例如鹽/離子除去和/或游離糖除去，優(yōu)選通過使用脫水)包含纖維素如微原纖化纖維素的漿液的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]微原纖化纖維素(MFC)也被稱為納米纖維素，是通常由木質(zhì)纖維素纖維制造的物質(zhì)。它也可由微生物源、農(nóng)業(yè)纖維、溶解的纖維素或者CMC等制造。在微原纖化纖維素中，各個微原纖維彼此之間已經(jīng)部分或者完全分開。
[0003]微原纖化纖維素具有非常高的水結(jié)合能力，并因此非常難以降低包含微原纖化纖維素的漿液的水含量并因此難以純化。包含微原纖化纖維素的漿液的高水含量也阻止MFC在需要具有高固體的MFC的許多不同的應(yīng)用中的使用。
[0004]如今，存在數(shù)種不同的從包含纖維素如微原纖化纖維素的漿液除水的方法。例如，可使用不同的干燥技術(shù)。不同的干燥技術(shù)的實例為冷凍干燥、噴霧干燥和超臨界干燥。然而，這些技術(shù)相當需要能量，并因此在大規(guī)模工藝的使用中不具有成本效率。此外，當用不同的干燥技術(shù)除水時，經(jīng)常傾向于發(fā)生微原纖化纖維素纖維的角質(zhì)化或者超角質(zhì)化。當纖維之間不可逆結(jié)合時形成角質(zhì)化。當角質(zhì)化發(fā)生時，纖維在水中不可能膨脹和溶脹，并因此失去纖維的原始水結(jié)合能力。角質(zhì)化可通過添加化學(xué)品防止，其用以下方式物理地防止或者改變纖維，即，使得纖維素纖維之間的結(jié)合的形成被限制或者防止。CA1208631A描述了通過添加添加劑重新分散干燥的微原纖化纖維素的方法，所述添加劑將防止原纖維彼此結(jié)合并因此也防止纖維的角質(zhì)化。
[0005]另外，Luchache等人在 Annals of the University of Craiova, ElectricEngineering series, N0.32，2008 ；ISSN1842-4805 中披露了紙漿和造紙廢渣的脫水。
[0006]也可使用機械處理以從包含纖維素如微原纖化纖維素的漿液除水。然而，由于微原纖化纖維素的小纖維尺寸和尺寸分布，它們通常不是很成功。而且，由于漿液形成的致密網(wǎng)絡(luò)，包含纖維素如微原纖化纖維素的漿液的過濾是困難的。而且，在微原纖化纖維素纖維之間的結(jié)合也相當強，并且這也將使得機械脫水效率不高。
[0007]在干燥中(例如在加壓脫水中)的無效率或者限制將進一步在纖維素組分的離子的除去中產(chǎn)生問題。由于在脫水期間形成濾餅，產(chǎn)生較高的脫水阻力。同時，更加難以除去例如離子或者其它溶解的物質(zhì)，因為這些可積累在濾餅中。因此，所得的MFC的脫水濾餅實際上可能含有初始的離子量或者甚至高得多的離子量。
[0008]當使用普通干燥方法時，離子和殘留化學(xué)品將留在濃縮的纖維懸浮液中并最終留在干燥的MFC或者纖維素樣品中。
[0009]因此需要純化(例如鹽/離子除去和/或游離糖除去)包含纖維素如微原纖化纖維素的漿液的改善的方法，而不會導(dǎo)致角質(zhì)化，或者超角質(zhì)化。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]通過根據(jù)第一方面提供純化(例如鹽/離子除去和/或游離糖除去，優(yōu)選使用脫水)包含纖維素如微原纖化纖維素的漿液的方法，本發(fā)明解決了上述問題中的一個或者多個，其中所述方法包括以下步驟:
[0011]-提供包含纖維素和液體的漿液，
[0012]-使?jié){液經(jīng)受電場，從而誘導(dǎo)漿液的液體流動，
[0013]-使液體與纖維素分離，從而得到液體被除去的漿液，
[0014]-將洗滌液體如有機溶劑添加至液體被除去的漿液，
[0015]-使液體被除去的漿液經(jīng)受電場，從而誘導(dǎo)漿液的洗滌液體流動，和
[0016]-使洗滌液體與纖維素分離，從而得到純化的纖維素。
[0017]根據(jù)第二方面，本發(fā)明還提供了根據(jù)第一方面純化的纖維素如微原纖化纖維素。
[0018]根據(jù)第三方面，本發(fā)明還提供了可通過根據(jù)第一方面的方法得到的纖維素如微原纖化纖維素。
[0019]根據(jù)第四方面，本發(fā)明還提供了根據(jù)第二或者第三方面的纖維素如微原纖化纖維素在強度添加劑、增稠劑、粘度改性劑、流變改性劑、清潔粉末、洗滌粉末、洗滌劑、泡沫組合物、屏障、膜、食品、藥物組合物、美容產(chǎn)品、紙或者紙板產(chǎn)品、涂料、衛(wèi)生/吸收產(chǎn)品、乳液/分散劑、鉆井泥漿、復(fù)合材料中，在水純化中，在濾器中，在太陽能電池中，在電池中，在電子電路(其可為柔性的、印刷的或者涂覆的)中的用途，或者用于在制造再生纖維素或者纖維素衍生物中增強纖維素的反應(yīng)性。
[0020]因此，本發(fā)明的一個目的是提供以改善的方式純化(例如鹽/離子除去和/或游離糖除去，優(yōu)選通過使用脫水)包含纖維素如微原纖化纖維素的漿液的方法。
[0021]本發(fā)明的另一目的是提供具有改善的性質(zhì)的脫水的纖維素如微原纖化纖維素。
[0022]這些目的以及其它目的和優(yōu)點通過根據(jù)第一方面的方法實現(xiàn)，所述方法也反映在權(quán)利要求1中。已經(jīng)顯示，電場的使用將強烈改善包含纖維素如微原纖化纖維素的漿液的純化，例如鹽/離子除去和/或游離糖(碳水化合物)除去，優(yōu)選通過使用脫水。
[0023]純化如鹽/離子除去和/或游離糖除去可優(yōu)選使用脫水進行，所述脫水通過使用電滲(或者毛細管電泳)。另外，這種脫水也可包括其它外源如機械或者光學(xué)或者磁場的刺激。一個實例是超聲處理。在純化后也可實施下述方法中的任何一種或者其組合，以進一步干燥物質(zhì):
[0024]I)通過蒸發(fā)的干燥方法
[0025]2)因為增加的固體，冷凍干燥
[0026]3)也可在脫水物質(zhì)的干燥中添加脫角質(zhì)化添加劑
[0027]4)脫水的物質(zhì)也可部分地被進一步干燥，以得到行為像固體粒子并因此在商業(yè)應(yīng)用中更易于使用，同時仍容易混合并分散至其它組分(基本上維持單獨纖維)或者容易地按原樣使用的物質(zhì)。
[0028]優(yōu)選地，使用電壓為10-100V的電場。提高電壓通常增加水提取速度。最佳值是當產(chǎn)生的電場的電流強度和電壓梯度處于最大可允許水平時。
[0029]也可將壓力和/或熱施加至漿液，以進一步改善漿液的純化，例如鹽/離子除去和/或游離糖除去，優(yōu)選當使用脫水時?？稍陔妶鲆呀?jīng)施加并且漿液的脫水已經(jīng)開始后施加壓力。這是因為，在施加壓力之前提高漿液的干物質(zhì)含量可為優(yōu)選的。另一個可能性是當施加機械壓力時在電場中同時具有弱脫水。然而，它當然取決于所處理的漿液的干物質(zhì)含量。
[0030]施加的壓力優(yōu)選為機械壓力，例如使用例如輥隙或者氈進行壓縮。
[0031]在純化(例如鹽/離子除去和/或游離糖除去，優(yōu)選通過使用脫水)之前，包含纖維素如微原纖化纖維素的漿液的干物質(zhì)含量優(yōu)選約1-10重量％。在根據(jù)所述方法處理后，優(yōu)選地，純化的(例如鹽/離子除去的和/或游離糖除去的，優(yōu)選通過使用脫水)包含纖維素如微原纖化纖維素的漿液的干物質(zhì)含量約為5-50重量％。
[0032]在純化(優(yōu)選包括脫水)期間漿液的溫度優(yōu)選高于30°C并優(yōu)選低于100°C。
[0033]漿液也可包含納米粒子(例如吸收劑)、鹽和/或表面活性劑，其被電場刺激并改善液體流動。以此方式提高漿液的純化，鹽/離子除去和/或游離糖除去，優(yōu)選包括脫水。此外，可除去香味(aromas)。
[0034]本發(fā)明還涉及根據(jù)上述方法純化(例如鹽/離子被除去的和/或游離糖被除去的，優(yōu)選通過使用脫水)的纖維素如微原纖化纖維素。已經(jīng)證實，通過借助于電場來純化(例如鹽/離子除去和/或游離糖除去，優(yōu)選通過使用脫水)包含纖維素如微原纖化纖維素的漿液，不發(fā)生微原纖化纖維素纖維的角質(zhì)化或者非常有限地發(fā)生微原纖化纖維素纖維的角質(zhì)化。
【具體實施方式】
[0035]本發(fā)明涉及純化(例如鹽/離子除去和/或游離糖除去，優(yōu)選通過使用脫水)包含纖維素如微原纖化纖維素的漿液的方法。由于微原纖化纖維素纖維的特征，例如，它的尺寸、尺寸分布和纖維結(jié)合，通常，通過使用脫水來純化(例如鹽/離子除去和/或游離糖除去)包含微原纖化纖維素的漿液是非常困難的。
[0036]意圖在整個說明書中表達〃纖維素〃涵蓋任何類型的纖維素，例如纖維素纖維(纖維素物質(zhì))。纖維素也可為微原纖化纖維素(MFC)。纖維素可為漂白的或者未漂白的。纖維素也可為結(jié)晶纖維素、MCC(微晶纖維素；由于它在藥物組合物或者其它醫(yī)療用途中的潛在應(yīng)用，具有高純度需要)、BNC、NCC(納米晶纖維素；可用在電氣應(yīng)用中并具有磁性)、CNC、CMC(羧甲基化纖維素)或者合成聚合物纖維和由溶解漿制備的纖維。纖維素可以以紙漿的形式存在，其可為化學(xué)紙漿、機械紙漿、熱機械紙漿或者化學(xué)(熱)機械紙漿(CMP或者CTMP)。所述化學(xué)紙漿優(yōu)選為亞硫酸紙漿或者牛皮紙漿。
[0037]紙漿可由來自硬木、軟木或者硬木和軟木的紙漿組成。紙漿可例如含有松樹和云杉的混合物或者樺樹和云杉的混合物?？捎迷诒景l(fā)明中的化學(xué)紙漿包括所有類型的化學(xué)的基于木材的紙漿，例如漂白的、半漂白的和未漂白的亞硫酸鹽、牛皮和蘇打紙漿，和這些紙漿的混合物。紙漿可為溶解型。紙漿也可包含織物纖維。紙漿也可來自農(nóng)業(yè)(例如馬鈴薯、竹子或者胡蘿卜)。
[0038]意圖在整個說明書中，表達〃游離糖〃不僅包括單體形式的糖，而且還包括較小的聚合物。它也包括游離碳水化合物。
[0039]已經(jīng)顯示，通過使包含纖維素如微原纖化纖維素纖維的漿液經(jīng)受電場，可顯著改善純化(例如鹽/離子除去和/或游離糖除去，優(yōu)選通過使用脫水)。一種為何如此表現(xiàn)良好的理論是，電場誘導(dǎo)漿液的液體流動并因此拉動水分子遠離微原纖化纖維素纖維，而非像機械處理那樣推動微原纖化纖維。拉動水分子也可使得以非常有效率的方式除去被微原纖化纖維吸收的水分子。因此非常容易純化漿液的纖維素纖維。
[0040]已經(jīng)顯示，通過使?jié){液經(jīng)受電場而使包含纖維素如微原纖化纖維素的漿液純化(例如鹽/離子除去和/或游離糖除去，優(yōu)選通過使用脫水)，不發(fā)生微原纖化纖維的明顯角質(zhì)化。因此當微原纖化纖維素與水再次接觸時，根據(jù)第一方面的方法得到的微原纖化纖維素可溶脹。當微原纖化纖維素例如用作強度添加劑、增稠劑或者作為粘度改性劑時，這是非常重要的。而且，經(jīng)脫水的微原纖化纖維素的結(jié)合能力也非常好，即，未發(fā)現(xiàn)結(jié)合能力的顯著降低。
[0041]當它實現(xiàn)鹽/離子除去時，這種效應(yīng)可由以下事實導(dǎo)致:電壓梯度誘導(dǎo)不同的離子與濾液一起遷移。這導(dǎo)致產(chǎn)品的比電導(dǎo)率的降低和樣品的電導(dǎo)率的降低。
[0042]根據(jù)獨立權(quán)利要求，本發(fā)明的第一方面的優(yōu)選實施方案是顯而易見的，并且下面進一步闡述其主題。
[0043]脫水優(yōu)選通過使用電滲進行。電滲流動經(jīng)?？s寫為E0F，其與電滲(electro-osmosis)或者電內(nèi)滲(electro-endosmosis)同義。FFF也是一種其它電滲方法。電滲是由施加的電壓或者電場誘導(dǎo)的液體如水經(jīng)過多孔材料、毛細管、膜、微通道，或者任何其它流體管的運動。通過電場產(chǎn)生的電壓優(yōu)選為10-100V。
[0044]通過除去液體，使?jié){液的含有離子/鹽和/或者游離糖的液體與纖維素如微原纖化纖維素分離。優(yōu)選地，它可通過不同的過濾技術(shù)進行。
[0045]所述漿液包含纖維素如微原纖化纖維素和液體。所述液體可為水、溶劑和不同的溶劑和/或液體的混合物。溶劑可為醇，例如異丙醇、聚乙二醇、乙二醇或者乙醇。它可為酸或者堿。溶劑如異丙醇可改變漿液的表面張力并且這將促進脫水。溶劑也可為具有至少一個酮基的溶劑，并且這可優(yōu)選為丙酮。所述液體也可為離子液體。所述漿液也可包含納米粒子、聚合物、顏料、鹽和/或表面活性劑，其被電場刺激并將改善液體在電場中的遷移和運動，即，流動，并因此也改善脫水。
[0046]根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施方案，洗滌液體為水和/或有機溶劑。有機溶劑優(yōu)選為丙酮。在上述的第一方面的方法之后希望干燥的情況下，在纖維素為MFC、NCC、NFC或者其它纖維素衍生物的情況中，以更有效率的方式(溶劑應(yīng)避免)，作為洗滌液體，水(最優(yōu)選為蒸餾水)是優(yōu)選的以避免角質(zhì)化。
[0047]所述漿液也可如上所述包含具有規(guī)則長度的纖維。所述漿液也可包含填料，例如納米粘土、基于聚合物的吸收劑、PCC、高嶺土或者碳酸鈣。在漿液中的微原纖化纖維素的量可為20-90重量％，規(guī)則尺寸的纖維如牛皮紙、硬木和/或軟木纖維的量可為10-80重量％。如果在漿液中存在較大量填料和較長纖維，那么通過使用本發(fā)明脫水方法，可獲得具有非常高的干物質(zhì)含量的漿液。由于長纖維和/或填料的存在將使得更容易使?jié){液脫水，可實現(xiàn)高達90重量％的干物質(zhì)含量。
[0048]然而，優(yōu)選的是使用包含高微原纖化纖維素量的漿液。經(jīng)常是優(yōu)選的是漿液包含80-100重量％，或者80-90重量％的量的微原纖化纖維素。在許多情況中，優(yōu)選的是漿液包含100%的微原纖化纖維素，即，不存在較長尺寸的纖維。微原纖化纖維素的量取決于微原纖化纖維素的最終用途。
[0049]使所述漿液與電場組合地經(jīng)受提高的壓力也可為有利的。已經(jīng)顯示，電場和壓力的組合將顯著改善包含纖維素如微原纖化纖維素的漿液的純化(優(yōu)選通過使用脫水)。優(yōu)選的是在電場脫水開始后，即，當漿液的固體含量已經(jīng)提高，優(yōu)選提高至約4重量％時，施加壓力。如果在施加壓力時漿液的固體含量太低，那么微原纖化纖維素與水一起被擠壓經(jīng)過脫水設(shè)備的開口，并且不發(fā)生純化(例如鹽/離子除去和/或游離糖除去)。當漿液的固體含量提聞時，粘度也提聞并且可向楽 液施加壓力并能夠提聞楽 液的脫水。
[0050]壓力優(yōu)選為以任何可能的方式施加的機械壓力。例如，在脫水中，可使用輥隙、帶子或者氈向漿液施加機械壓力。也可將電場處理與其它種類的處理組合，以提高脫水。除了提聞壓力之外，其它處理的實例為基于聲首和真空的系統(tǒng)。
[0051]在純化(例如鹽/離子除去和/或游離糖除去，優(yōu)選通過使用脫水)之前包含纖維素如微原纖化纖維素的漿液的干物質(zhì)含量為約1-50重量％。它也可具有約1-30重量％或者約1-10重量％。
[0052]在根據(jù)第一方面的方法處理后，優(yōu)選地，經(jīng)脫水的包含纖維素如微原纖化纖維素的漿液的干物質(zhì)含量為約5-50重量％，更優(yōu)選為高于20重量％。因此可以以非常具有能量效率的方式得到具有非常高的干物質(zhì)含量的包含微原纖化纖維素的漿液。即使干物質(zhì)含量增加，在水稀釋后微原纖化纖維素的性質(zhì)(例如，水溶脹性質(zhì)和強度)被維持。
[0053]漿液的溫度在脫水之前可低于30°C，并且在脫水期間提高，但是保持低于100°C。然而，低溫，例如室溫也是可以的。溫度應(yīng)優(yōu)選保持低于沸點。提高的溫度可改善脫水。這是由于水的粘度被降低。
[0054]本發(fā)明還涉及根據(jù)上述第一方面的方法純化的纖維素如微原纖化纖維素。已經(jīng)證實，通過借助于電場來純化(例如鹽/離子除去和/或游離糖除去，優(yōu)選通過使用脫水)包含纖維素如微原纖化纖維素的漿液，不發(fā)生微原纖化纖維素纖維的角質(zhì)化或者非常有限地發(fā)生微原纖化纖維素纖維的角質(zhì)化。因此與使用例如干燥技術(shù)相比，可以以快速和非常能量效率的方式產(chǎn)生具有改善的性質(zhì)的微原纖化纖維素。
[0055]微原纖化纖維素纖維`通常非常細(~20nm)并且長度經(jīng)常為IOOnm至10 μ m。然而，微原纖維也可更長，例如為10-200 μ m,但是由于寬的長度分布，可發(fā)現(xiàn)甚至2000 μ m的長度。在MFC的定義中包括已被原纖化和在表面上具有微原纖維的纖維以及被分離和位于漿液水相中的微原纖維。而且，在MFC的定義中也包括晶須(whiskers)。
[0056]所述微原纖化纖維素通常由木質(zhì)纖維素纖維制造，可使用硬木和軟木纖維。它也可由微生物源、農(nóng)業(yè)纖維如麥桿漿柏或者其它非木纖維源制造。它也可通過細菌產(chǎn)生或者由CMC制造。
[0057]通過使用這種在本發(fā)明的第一方面中闡述的電場，另外還減少細菌的數(shù)目，因為它們的細胞壁將破裂。第一方面的方法由于除去離子，所以還從微生物除去離子和水。這意味著這種離子去除和水去除將具有殺滅/抗微生物效果。
[0058]根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施方案，在本發(fā)明第一方面的方法之后可實施一個或者多個改性步驟，例如，如下所述的抗衡離子變化。
[0059]根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施方案，通過使用離子交換，例如，如W02009126106中披露(其披露了改性纖維素纖維的方法)，可將第二和第三方面的纖維素進一步加工。可將纖維素改變成不同的抗衡離子形式以將例如CMC吸附/吸收至纖維中。因此，例如，可具有鈉抗衡離子改性以增強MFC生產(chǎn)。還可以例如從Ca-形式變成Na-形式，反之亦然。[0060]根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施方案，抗衡離子變化(其優(yōu)選在第一方面的工藝步驟之后進行)可通過包含以下步驟的方法實施:
[0061]I)用電滲將離子從紙漿洗去(直到濾液電導(dǎo)率足夠低)-任選地，在此之后添加液體，優(yōu)選蒸餾水，
[0062]2)用碳酸鈉如NaHC03和堿性試劑如NaOH洗滌〃干凈的〃紙漿(以將pH提高至約9)-優(yōu)選地，這可通過以下方法實施:將NaHC03和NaOH添加至電滲裝置的洗滌液體中，
[0063]3)在電滲裝置中用蒸餾水洗滌紙漿，從而除去過量的Na離子。
[0064]在一些應(yīng)用中如上所述改變抗衡離子可能是理想的；
[0065]-從而使得紙漿更均勻以用于化學(xué)反應(yīng)，
[0066]-以能夠進行不同的化學(xué)反應(yīng)，
[0067]-用于改善紙漿的反應(yīng)性，
[0068]-用于改善干燥，或者
[0069]-用于改善干燥紙漿的再分散性能。
[0070]在屏障應(yīng)用(其可為多層的，如本發(fā)明的第四方面中所述)中，由于純度，在電子設(shè)備的包裝中或者當由纖維素制造太陽能電池或者電池時，第二和第三方面的纖維素的使用可為尤其理想的。
[0071]第二和第三方面的純化的纖維素可作為低金屬紙漿存在。因此，它們可用于低電導(dǎo)率紙(由于介電性質(zhì))、紙漿的酶處理或者作為用于化學(xué)改性的紙漿。
[0072]呈微原纖化纖維素形式的第二和第三方面的純化的纖維素在以下應(yīng)用/用途中可尤其有用:
[0073]-屏障(由于改善的膜形成性質(zhì))
[0074]-洗滌粉末(由于改善的Ca2+除去(吸收/吸附))或者其它類似應(yīng)用，其中硬水是一個問題
[0075]-清潔飲用水，因為它可實現(xiàn)改善的從飲用水的重金屬去除(在世界上的一些區(qū)域，這仍是大問題)
[0076]-通過氧化和不同的添加劑，可改善金屬吸收性質(zhì)
[0077]-金屬吸收劑，其為可生物降解的。
[0078]本發(fā)明的各個方面的優(yōu)選特征如對于其它方面中的每個所述，并加以必要之變動。將本申請?zhí)峒暗默F(xiàn)有技術(shù)文獻結(jié)合至法律所允許的最寬范圍。在以下實施例中結(jié)合附圖進一步描述本發(fā)明，其唯一目的是說明本發(fā)明并且無論如何不以任何方式限制本發(fā)明范圍。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0079]圖1披露脫水裝置不意圖(左面)和具有孔的陰極板。
[0080]圖2披露在恒定施加電壓20V時，電流和收集的水的質(zhì)量對時間的依賴性。
[0081]圖3披露低電導(dǎo)率MFC的脫水。
[0082]圖4披露了在不同的電壓時，在低電導(dǎo)率MFC的脫水期間收集的水質(zhì)量的時間依賴性。
[0083]實施例[0084]1.實驗裝置
[0085]為了研究MFC分散體脫水，組裝實驗裝置，其示意圖在圖1上。它由裝配到不銹鋼漏斗上的具有內(nèi)直徑46mm的塑料管組成。在管的下端，具有也由不銹鋼制造的具有孔的板，其用作下電極，通常為陰極。將濾紙置于板上，將MFC分散體加載至濾器上。在頂部或者MFC柱上，還有一個濾紙，在濾紙后，放置上部電極(陽極)。
[0086]最好的結(jié)果用鉬電極實現(xiàn)-未觀察到電極腐蝕或者污染所導(dǎo)致的工藝變化。
[0087]圖1的裝置構(gòu)成具有所研究的MFC的隔室；將DC電壓從電源施加至隔室中。從漏斗出現(xiàn)的水匯集至燒杯中，其位于天平的頂部；在實驗期間記錄從MFC提取的水的質(zhì)量。實驗通常以兩種模式進行:電壓U恒定或者電流i恒定。
[0088]在恒定施加電壓20V時電流和收集的水的質(zhì)量對時間的依賴性在圖2中示出。壓力的增加導(dǎo)致電流和收集的水的增量增加。
[0089]因此意料不到地發(fā)現(xiàn)，可使用電滲脫水；如果在開始時(或多或少)僅使用電滲，由于脫水，粘度將足夠地增加-使得可施加機械壓力(如圖2中所反映)。
[0090]圖3披露低電導(dǎo)率MFC的脫水。
[0091]圖4披露在不同的電壓時，在低電導(dǎo)率MFC的脫水期間收集的水質(zhì)量的時間依賴性。電壓增加導(dǎo)致脫水速度(初始斜率)和過程飽和值的增加。
[0092]實施例2
[0093]參照MFC (初始MFC)-干物質(zhì)含量(IR) 1.7%
[0094]基于干物質(zhì)的鹽/金屬含量；
[0095]A19.5mg/g
[0096]Fel6mg/g
[0097]Cal200mg/kg
[0098]Cu5.5mg/kg
[0099]K310mg/kg
[0100]Mg210mg/kg
[0101]Mnl.lmg/kg
[0102]Nal400mg/kg
[0103]Nil.6mg/kg
[0104]Pb 1.lmg/kg
[0105]Si76mg/kg
[0106]Zn5.9mg/kg
[0107]脫水操作1-僅除水；
[0108]將濾紙、MFC和第二濾紙先后置于陰極上。然后，將陽極置于這些的頂部。壓力(陽極的重量)為750kPa。在短時間(2分鐘)后，添加另外的重量(壓力至2400Pa)。在脫水期間的電壓為100V和時間640s。將操作重復(fù)3次并增加壓力(最后一次為4.6 X IO5Pa)。
[0109]脫水MFC(電滲MFC)-結(jié)果在下面給出:
[0110]基于干物質(zhì)的鹽/金屬含量30.5%
[0111]A18.5mg/kg
[0112]Fe I lmg/kg[0113]Ca30mg/kg
[0114]Cu0.69mg/kg
[0115]K85mg/kg
[0116]Mg5.7mg/kg
[0117]Mn0.24mg/kg
[0118]Nal2mg/kg
[0119]Ni0.68mg/kg
[0120]Pb〈0.4mg/kg
[0121]Sil3mg/kg
[0122]Znl.5mg/kg
[0123]實施例3
[0124]參照MFC(初始MFC)-干物質(zhì)含量(IR) 1.7%
[0125]基于干物質(zhì)的鹽/金屬含量；
[0126]A19.5mg/g
[0127]Fel6mg/g
[0128]Cal200mg/kg
[0129]Cu5.5mg/kg
[0130]K310mg/kg
[0131]Mg210mg/kg
[0132]Mnl.lmg/kg
[0133]Nal400mg/kg
[0134]Nil.6mg/kg
[0135]Pbl.lmg/kg
[0136]Si76mg/kg
[0137]Zn5.9mg/kg
[0138]脫水操作2 -除水并用丙酮洗滌
[0139]將MFC脫水5分鐘(如在上面的操作1，即實施例2中)。然后，切斷電流并添加丙酮(與前面的步驟中除去的水約相同的量)。然后，開始脫水并持續(xù)約10分鐘。
[0140]脫水的MFC(使用丙酮的電滲MFC)-結(jié)果在下面給出:
[0141]基于干物質(zhì)的鹽/金屬含量23.5%
[0142]A14.6mg/kg
[0143]FelOmg/kg
[0144]CalOmg/kg
[0145]Cu0.68mg/kg
[0146]K40mg/kg
[0147]Mg7.lmg/kg
[0148]Mn0.13mg/kg
[0149]Nal4mg/kg
[0150]Ni0.50mg/kg[0151]Pb<0.4mg/kg
[0152]Sil3mg/kg
[0153]Znl.5mg/kg
[0154]實施例4-溫度試驗
[0155]使用與上述相同的裝置，實施溫度試驗。
[0156]溫度90-95°C -在60s內(nèi)脫水=約16g水
[0157]溫度21°C -在60s內(nèi)脫水=約13.5g水
[0158]因此，使用較高溫度是有利的以改善脫水。因此，脫水所需的能量在較高溫度低得多。
[0159]實施例5
[0160]進行了另一試驗，其中甚至除去了更多的離子(尤其是Ca2+離子)。
[0161]在開始時，總量為20g濕MFC。
[0162]I)用電滲除去約Ilg水
[0163]a.水的金屬含量
[0164]1.Cal4mg/1
[0165]i1.K2.7mg/l
[0166]ii1.Na26mg/1
[0167]iv.Sil.3mg/l
[0168]2)添加約IOg蒸餾水
[0169]3)除去約IOg水
[0170]a.水的金屬含量
[0171]1.Ca8mg/1
[0172]i1.K0.56mg/l
[0173]ii1.Na0.78mg/l
[0174]iv.Si0.22mg/l
[0175]4)添加約IOg蒸餾水
[0176]5)除去約9g水
[0177]a.水的金屬含量
[0178]1.Ca7.4mg/l
[0179]i1.K0.56mg/l
[0180]ii1.NaOmg/1 (低于檢測限)
[0181]iv.Si0.076mg/l
[0182]6)蒸餾水(如參照)
[0183]a.水的金屬含量
[0184]1.Ca0.079mg/l
[0185]i1.KO (低于檢測限)
[0186]ii1.NaO (低于檢測限)
[0187]iv.SiO (低于檢測限)
[0188]根據(jù)本發(fā)明的上面的詳細描述，其它的修飾和變化對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將變得顯而易見。然而，明顯的是，可實施這種其它修飾和變化，但不脫離本發(fā)明的主旨和范圍。
【權(quán)利要求】
1.方法，其用于包含纖維素如微原纖化纖維素的漿液的純化，例如鹽/離子除去和/或游離糖除去，優(yōu)選通過使用脫水，其中所述方法包括以下步驟: -提供包含纖維素和液體的漿液， -使所述漿液經(jīng)受電場，從而誘導(dǎo)所述漿液的液體流動， -使所述液體與所述纖維素分離，從而得到液體被除去的漿液， -將洗滌液體，例如有機溶劑添加至所述液體被除去的漿液， -使所述液體被除去的漿液經(jīng)受電場，從而誘導(dǎo)所述漿液的洗滌液體流動，和 -使所述洗滌液體與所述纖維素分離，從而得到純化的纖維素。
2.權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述脫水通過電滲進行。
3.前述權(quán)利要求中的任一項的方法，其特征在于使用電壓為10-100V的電場。
4.前述權(quán)利要求中的任一項的方法，其特征在于也施加壓力以使所述漿液脫水。
5.權(quán)利要求4的方法，其特征在于所述壓力在所述電場已經(jīng)施加并且所述脫水已經(jīng)開始之后施加。
6.權(quán)利要求4-5中的任一項的方法，其特征在于所述壓力為機械壓力。
7.前述權(quán)利要求中的任一項的方法，其特征在于在脫水和/或鹽/離子除去和/或游離糖除去之前所述包含纖維素如微原纖化纖維素的漿液的干物質(zhì)含量為約1-50重量％。
8.前述權(quán)利要求中的任一項的方法，其特征在于經(jīng)脫水的包含纖維素如微原纖化纖維素的漿液的干物質(zhì)含量為約5-50重量％。
9.前述權(quán)利要求中的任一項的方法，其特征在于在脫水期間所述漿液的溫度為高于30°C 并低于 100°C。
10.前述權(quán)利要求中的任一項的方法，其特征在于所述漿液包含納米粒子、吸收劑、鹽、游離糖和/或表面活性劑，其被電場刺激。
11.前述權(quán)利要求中的任一項的方法，其中所述洗滌液體為水和/或有機溶劑。
12.前述權(quán)利要求中的任一項的方法，在其之后實施抗衡離子改變和/或一個或多個其它洗滌步驟。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-11中的任一項的方法脫水的纖維素如微原纖化纖維素。
14.纖維素如微原纖化纖維素，其可通過權(quán)利要求1-11中的任一項的方法得到。
15.權(quán)利要求13或者14的纖維素如微原纖化纖維素在強度添加劑、增稠劑、粘度改性劑、流變改性劑、清潔粉末、洗滌粉末、洗滌劑、泡沫組合物、屏障、膜、食品、藥物組合物、美容產(chǎn)品、紙或者紙板產(chǎn)品、涂料、衛(wèi)生/吸收產(chǎn)品、乳液/分散劑、鉆井泥漿、復(fù)合材料中，在水純化中，在濾器中，在太陽能電池中，在電池中，在電子電路中的用途或者用于在制造再生纖維素或者纖維素衍生物中增強纖維素反應(yīng)性。
【文檔編號】D21H11/18GK103534409SQ201280023765
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2012年5月11日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月13日
【發(fā)明者】I.海斯卡嫩, K.巴克福爾克, A.科蒂萊嫩, V.蓋德利斯, J.西達拉維希厄斯 申請人:斯托拉恩索公司