一种通过微生物酶降解改性木质纤维束制备方法

摘要

本发明公开了一种通过微生物酶降解改性木质纤维束制备方法，步骤一，剥除植物原料的表皮，去除黑疤，粉碎机造粒，得到木材颗粒；步骤二，经高温煅烧制备纳米晶；步骤三，木材颗粒经酶解和纳米晶的负载，得到木质纤维束。本发明中，采用生物酶降解植物纤维生成小分子多孔木制纤维束，将其作为滤芯材料，不仅提高木质纤维对胶质、多环芳烃等极性物质的净化性能，而且提高高温润滑性能、清除发动机积碳和油泥、提高发动机动力、减少废气排放、降低油耗，同时木质纤维束粗糙的孔道便于负载纳米晶，纳米晶作为碱性吸水材料，可中和润滑油中的酸性物质，减少对发动机造成酸蚀，减少发动机设备中的水汽，避免对润滑油和发动机的氧化。

权利要求

1.一种通过微生物酶降解改性木质纤维束制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤A1，选用植物原料，将表皮剥除干净，去除虫眼和黑疤，将植物原料粉碎成直径为

8‑10mm的粒状，于自然条件下晒干，得到木材颗粒；

步骤A2，向反应釜中加入去离子水作为底液，升温到50‑60℃，加入聚乙烯吡咯烷酮和金属盐溶液，搅拌均匀后，向其中缓慢滴入氢氧化钠溶液，直至pH在9‑9.5，继续搅拌5‑7h后陈化3‑4h，将所得样品洗涤干燥后，进行热处理，得到纳米晶；

步骤A3，将木材颗粒和纳米晶放入反应釜中，向其中加入无水乙醇，搅拌均匀后，加入生物酶，升温至60℃反应400h，将产物分散于水中，用清水洗涤，经杀菌、烘干、膨化、过筛处理，得到20‑50目木质纤维束；

步骤A3所述生物酶为锰过氧化酶、木质素过氧化酶、漆酶、酵母、枯草芽孢杆菌中的任意一种。

2.根据权利要求1所述的一种通过微生物酶降解改性木质纤维束制备方法，其特征在于：步骤A1所述植物原料为香依兰木料、夹竹桃木木料、长果木棉木料、光吴茱萸木料、芸香科木料、林下三剩物中的一种或多种按任意比例混合。

3.根据权利要求1所述的一种通过微生物酶降解改性木质纤维束制备方法，其特征在于：步骤A1所述植物原料的材质要求：顺纹抗压强度在23MPa至30MPa之间，抗弯强度在

45MPa至55MPa之间，拉弯弹性在7000MPa至8000MPa之间，射线组织：单管孔及短径列复管2

孔，分布均匀，导管分子长短木纤维4‑6个/mm，壁薄平均。

4.根据权利要求1所述的一种通过微生物酶降解改性木质纤维束制备方法，其特征在于：步骤A2所述去离子水、聚乙烯吡咯烷酮、金属盐溶液的用量比为9.8‑12.4mL：2.4‑3.2g：

13.5‑14.8mL，金属盐溶液的浓度为1mol/L，金属盐溶液为硝酸镍溶液、氯化钙溶液中的一种，氢氧化钠溶液的浓度为1.3‑1.8mol/L。

5.根据权利要求1所述的一种通过微生物酶降解改性木质纤维束制备方法，其特征在于：步骤A3所述木材颗粒、纳米晶、无水乙醇、生物酶的重量份为木材颗粒20‑25份、纳米晶

1‑2份、无水乙醇10‑15份、生物酶3‑5份。

说明书

一种通过微生物酶降解改性木质纤维束制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于滤芯材料制备技术领域，涉及一种通过微生物酶降解改性木质纤维束制备方法。

背景技术

[0002] 传统润滑油滤清器滤芯的作用是滤除润滑油中的杂物、胶质和水分，向各润滑部位输送清洁的机油，为减小发动机中相对运动机件之间的摩擦阻力，减轻零件的磨损，润滑
油被不断输送到各运动机件的摩擦表面，形成润滑油膜，润滑油中本身含有一定量的胶质、
杂质、水分和添加剂，同时在发动机工作过程中，金属磨屑的带入、空气中杂物的进入、润滑
油氧化物的产生，使得润滑油中的杂物逐渐增多。若润滑油不经过滤清，直接进入润滑油
路，就会将润滑油中含有的杂物带入到运动副的摩擦表面，加速零件的磨损，降低发动机的
使用寿命。

[0003] 用于过滤领域的滤芯材料有滤纸、棉饼、砂棒、陶瓷、活性炭、硅藻土和金属网等，而在润滑油过滤方面广泛采用的是滤纸和金属网，参考中国专利公开号CN105986510A中提
出了一种可耐高温的液压油滤芯滤纸，通过添加陶瓷纤维棉、氰尿酸三聚氰胺，能够提高滤
纸的强度、耐高温性能，但是有机高分子材料存在堵塞微孔的情况发生并且不具备环保可
降解性，不利于环境保护，此外，发动机在工作时会进入大量空气，其中部分水分会滞留在
发动机内部与润滑油结合使其氧化缩短润滑油使用寿命，水分也会与发动机内部表面结合
氧化其表面，同时机油润滑油在使用过程中酸值逐渐升高，这样就会对发动机造成酸蚀，也
对油品自身形成破坏，因此开发一种兼有对微小颗粒的净化精度高、流量大、吸水耐腐蚀的
过滤材料是业界需要解决的问题。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种通过微生物酶降解改性木质纤维束制备方法。

[0005] 本发明要解决的技术问题：参考中国专利公开号CN105986510A中提出了一种可耐高温的液压油滤芯滤纸，通过添加陶瓷纤维棉、氰尿酸三聚氰胺，能够提高滤纸的强度、耐
高温性能，但是有机高分子材料存在堵塞微孔的情况发生并且不具备环保可降解性，不利
于环境保护，此外，发动机在工作时会进入大量空气，其中部分水分会滞留在发动机内部与
润滑油结合使其氧化缩短润滑油使用寿命，水分也会与发动机内部表面结合氧化其表面，
同时机油润滑油在使用过程中酸值逐渐升高，这样就会对发动机造成酸蚀，也对油品自身
形成破坏，因此开发一种兼有对微小颗粒的净化精度高、流量大、吸水耐腐蚀的过滤材料是
业界需要解决的问题。

[0006] 本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

[0007] 一种通过微生物酶降解改性木质纤维束制备方法，包括以下步骤：

[0008] 步骤A1，选用植物原料，将表皮剥除干净，去除树干上的虫眼和黑疤，用粉碎机将植物原料粉碎成直径为8‑10mm的粒状，于自然条件下晒干，得到木材颗粒；

[0009] 步骤A2，向反应釜中加入去离子水作为底液，开启搅拌，升温到50‑60℃，加入聚乙烯吡咯烷酮和金属盐溶液，搅拌均匀后，向其中缓慢滴入氢氧化钠溶液，直至pH在9‑9.5，继
续搅拌5‑7h后陈化3‑4h，清水洗涤2‑3次，将所得样品于40℃干燥8h，再放入通氧气的管式
炉中进行300‑320℃热处理2‑3h，得到纳米晶；

[0010] 步骤A3，将木材颗粒和纳米晶放入反应釜中，向其中加入无水乙醇，搅拌均匀后，加入生物酶，于300‑350rpm速率下搅拌均匀，升温至60℃反应400h，将产物分散于水中，用
清水洗涤，经杀菌、烘干、膨化、过筛处理，得到20‑50目木质纤维束。

[0011] 进一步，步骤A1所述植物原料为香依兰木料、夹竹桃木木料、长果木棉木料、光吴茱萸木料、芸香科木料、林下三剩物中的一种或多种按任意比例混合。

[0012] 进一步，步骤A1所述植物原料的材质要求：顺纹抗压强度在23MPa至30MPa之间，抗弯强度在45MPa至55MPa之间，拉弯弹性在7000MPa至8000MPa之间，射线组织：单管孔及短径
2
列复管孔，分布均匀，导管分子长短木纤维4‑6个/mm，壁薄平均。

[0013] 进一步，步骤A2所述去离子水、聚乙烯吡咯烷酮、金属盐溶液的用量比为9.8‑12.4mL：2.4‑3.2g：13.5‑14.8mL，金属盐溶液的浓度为1mol/L，金属盐溶液为硝酸镍溶液、
氯化钙溶液中的一种。

[0014] 进一步，步骤A3所述木材颗粒、纳米晶、无水乙醇、生物酶的重量份为木材颗粒20‑25份、纳米晶1‑2份、无水乙醇10‑15份、生物酶3‑5份。

[0015] 进一步，步骤A3所述生物酶为锰过氧化酶、木质素过氧化酶、漆酶、酵母、枯草芽孢杆菌中的任意一种。

[0016] 本发明的有益效果：本发明采用生物酶降解植物纤维生成小分子多孔木制纤维束，将其作为滤芯材料的主要成分，不仅提高木质纤维对胶质、多环芳烃等极性物质的净化
性能，而且提高高温润滑性能、清除发动机积碳和油泥、提高发动机动力、减少废气排放、降
低油耗，通过生物酶将植物纤维素降解为木质素纤维素分子中的一苷键水解木质素、二糖
及葡萄糖纤维酶，其能从一端降解纤维素聚合物，再将长纤维素聚合物切割成较小分子、初
生壁和次生壁纤维素，再水解生成纤维素二糖和葡萄糖溶解于水中，由此形成具有树枝状
连续的气孔结构，通过调节酶解条件进而适当调节气孔直径，提高过滤精度，还可提高气孔
率，大大减少流体阻力，增大流量；

[0017] 同时，木质纤维束粗糙的孔道便于负载纳米晶，形成一层金属镀层，使得制得的木质纤维束表面表现类似芭蕉叶表面的微‑纳分层结构，表面凸起在一定程度上增加其过滤
效率，同时氧化镍或氧化钙作为碱性物质，可中和润滑油中的酸性物质，减少对发动机造成
酸蚀，并且碱性物质表现的吸水性能，也能降低发动机设备中的水汽，避免对润滑油和发动
机的氧化，保持润滑油的质量，提高发动机的使用寿命。

具体实施方式

[0018] 下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普
通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的
范围。

[0019] 实施例1

[0020] 一种通过微生物酶降解改性木质纤维束制备方法，包括以下步骤：

[0021] 步骤A1，选用香依兰木料、夹竹桃木木料、长果木棉木料，将表皮剥除干净，去除树干上的虫眼和黑疤，用粉碎机将植物原料粉碎成直径为8mm的粒状，于自然条件下晒干，得
到木材颗粒，其中植物原料的材质要求：顺纹抗压强度在23MPa，抗弯强度在45MPa，拉弯弹
2
性在7000MPa，射线组织：单管孔及短径列复管孔，分布均匀，导管分子长短木纤维4个/mm ，
壁薄平均；

[0022] 步骤A2，向反应釜中加入9.8mL去离子水作为底液，升温到50℃，加入2.4g聚乙烯吡咯烷酮和13.5mL1mol/L硝酸镍溶液，搅拌均匀后，向其中缓慢滴入1.3mol/L氢氧化钠溶
液，直至pH＝9，继续搅拌5h后陈化3h，将所得样品洗涤干燥后，进行热处理，得到纳米晶；

[0023] 步骤A3，将20份木材颗粒和1份纳米晶放入反应釜中，向其中加入10份无水乙醇，搅拌均匀后，加入3份锰过氧化酶，升温至60℃反应400h，将产物分散于水中，用清水洗涤，
经杀菌、烘干、膨化、过筛处理，得到20目木质纤维束。

[0024] 实施例2

[0025] 一种通过微生物酶降解改性木质纤维束制备方法，包括以下步骤：

[0026] 步骤A1，选用长果木棉木料、光吴茱萸木料、芸香科木料，将表皮剥除干净，去除树干上的虫眼和黑疤，用粉碎机将植物原料粉碎成直径为9.5mm的粒状，于自然条件下晒干，
得到木材颗粒，其中植物原料的材质要求：顺纹抗压强度在25MPa，抗弯强度在50MPa，拉弯
弹性在7380MPa，射线组织：单管孔及短径列复管孔，分布均匀，导管分子长短木纤维5个/
2
mm，壁薄平均；

[0027] 步骤A2，向反应釜中加入10.3mL去离子水作为底液，升温到53℃，加入2.8g聚乙烯吡咯烷酮和13.8mL氯化钙溶液，搅拌均匀后，向其中缓慢滴入1.5mol/L氢氧化钠溶液，直至
pH＝9.2，继续搅拌6.5h后陈化3h，将所得样品洗涤干燥后，进行热处理，得到纳米晶；

[0028] 步骤A3，将23份木材颗粒和1.4份纳米晶放入反应釜中，向其中加入13份无水乙醇，搅拌均匀后，加入4份木质素过氧化酶，升温至60℃反应400h，将产物分散于水中，用清
水洗涤，经杀菌、烘干、膨化、过筛处理，得到30目木质纤维束。

[0029] 实施例3

[0030] 一种通过微生物酶降解改性木质纤维束制备方法，包括以下步骤：

[0031] 步骤A1，选用光吴茱萸木料、芸香科木料、林下三剩物，将表皮剥除干净，去除树干上的虫眼和黑疤，用粉碎机将植物原料粉碎成直径为9.5mm的粒状，于自然条件下晒干，得
到木材颗粒，其中顺纹抗压强度在28MPa，抗弯强度在52MPa，拉弯弹性在7550MPa，射线组
2
织：单管孔及短径列复管孔，分布均匀，导管分子长短木纤维6个/mm，壁薄平均；

[0032] 步骤A2，向反应釜中加入12.4mL去离子水作为底液，升温到60℃，加入3.2g聚乙烯吡咯烷酮和14.8mL氯化钙溶液，搅拌均匀后，向其中缓慢滴入1.8mol/L氢氧化钠溶液，直至
pH＝9.5，继续搅拌7h后陈化4h，将所得样品洗涤干燥后，进行热处理，得到纳米晶；

[0033] 步骤A3，将25份木材颗粒和2份纳米晶放入反应釜中，向其中加入15份无水乙醇，搅拌均匀后，加入5份酵母，升温至60℃反应400h，将产物分散于水中，用清水洗涤，经杀菌、
烘干、膨化、过筛处理，得到40目木质纤维束。

[0034] 实施例4

[0035] 提供一种润滑油净化器，该净化器含有本发明所述微生物酶降解改性制备的木质纤维束材料，经过国家测试中心对该净化器进行了原始阻力、原始滤清效率和驱动轮输出
功率、等速行驶燃料消耗量、汽油车污染物排放等指标进行了测试，测试数据如下表所示：

[0036] 表1原始阻力、原始滤清效率测试结果

[0037]

[0038]

[0039] 表2驱动轮输出功率对比实验结果

[0040]

[0041] 表3等速行驶燃料消耗量试验对比结果(90km/h)

[0042]

[0043]

[0044] 表4等速行驶燃料消耗量试验对比结果(120km/h)

[0045]

[0046]

[0047] 表5汽油车污染物排放试验对比结果

[0048]

[0049] 由表1可知，原始阻力比国标技术要求减少40％左右，原始滤清效率比国标技术要求增加50％左右；表2中，驱动轮输出功率P数据在50km/h和140km/h情况下前后输出的功率
分别提升为9.2‰和26.9‰；表3说明在90km/h情况下，对标样品是勃马机滤器(BO5124)，实
施例1测试前后平均温度降低9.1％，油耗降低1.7％；表4说明在120km/h情况下，对标样品
是勃马机滤器(BO5124)，实施例2测试前后平均温度降低8.8％，油耗降低2.2％；由表5可
知，对于HC碳氢化合物，对标样品是勃马机滤器(BO5124)，实施例2在高怠速和低怠速情况
下分别减少排放70.1％和71.7％；从上述结果可以看出，本发明制备的木质纤维束机油净
化器，原始阻力小、原始净化精度高，润滑性能好，保护发动机减少零件磨损，降低了发动机
的温度，降低了油耗，减少了排放部件间的干摩擦，增加了动力，降低了成本，适合推广。

[0050] 以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，
可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明
的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅
受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。