白刺籽粕基亲油性复合材料的制备及应用

发布时间：2019-06-11 10:18

【摘要】：白刺是广泛生长在东亚、北美和东欧的一种重要经济植物,其种籽中含有丰富的油脂。白刺籽粕,作为白刺籽提油后的副产品,具有来源广泛、价格低廉、可自然降解等诸多优点,然而大量废弃的白刺籽粕并未得到有效利用,被视为农业废弃物。这些废弃物通常被掩埋或焚烧,造成严重的资源浪费和环境污染。为实现白刺籽粕的有效资源化,本文首先以白刺籽粕粉末为基材,与传统的吸油树脂相结合,致力于制备一种成本低、环境友好型的高吸油性复合树脂,有效解决传统吸油树脂生产成本高、吸油倍率低、吸放油可逆性差等缺点;此外,利用白刺籽粕与月桂酸结合制备亲油性的缓释载体。将所制备的高吸油复合树脂和缓释载体分别应用于油品回收和农药缓释等领域,并考察了高吸油树脂和缓释载体的吸附、释放性能。具体研究内容如下:(1)白刺籽粕接枝高吸油树脂NSMs-g-P(MMA-co-BA)的制备与性能研究以白刺籽粕(NSMs)为基材,甲基丙烯酸甲酯(MMA)和丙烯酸丁酯(BA)为单体,过氧化苯甲酰(BPO)为引发剂,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂合成了高性能吸油树脂NSMs-g-P(MMA-co-BA)。利用FTIR、SEM对其进行表征,并研究NSMs、BPO、MBA用量及单体配比对树脂吸油率的影响。结果表明,NSMs-g-P(MMA-co-BA)是一种表面交联型复合物,NSMs在复合物中呈弥散状分布,起到骨架支撑作用。制备树脂的最佳条件为:m(BA):m(MMA)=1:1,ω(BPO)=0.7%,ω(MBA)=0.04%,ω(NSMs)=3.1%,于70°C下反应70 min。室温下NSMs-g-P(MMA-co-BA)对三氯甲烷、二氯甲烷、甲苯、乙酸乙酯和四氯化碳的最大吸附率分别为31.6 g/g、36.7 g/g、24.4 g/g、18.5 g/g、32.4 g/g,吸附平衡时间约50 min。吸附过程符合准二级动力学模型,吸附速率大小为:乙酸乙酯四氯化碳甲苯三氯甲烷二氯甲烷。该树脂对工业机油、油水混合物和水的最大吸附率分别为31.7 g/g、24.7g/g、0.09 g/g。(2)NSMs-g-P(MMA-co-BA)高吸油树脂在油水分离领域的应用研究以白刺籽粕(NSMs)为基材,甲基丙烯酸甲酯(MMA)和丙烯酸丁酯(BA)为单体,过氧化苯甲酰(BPO)为引发剂,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂合成了高性能吸油树脂NSMs-g-P(MMA-co-BA)。采用红外光谱(FTIR)和场发射电子扫描电镜(FE-SEM)表征中间物及产物的结构。考察了该复合树脂的吸附性能、再生性、保油性、吸附热力学。结果表明,NSMs-g-P(MMA-co-BA)对润滑油、菜籽油、柴油和汽油的吸附量分别为29.9 g/g、20.0 g/g、18.2 g/g和15.8 g/g;多次吸附后,该树脂的吸附性能仅有轻微的减弱;吸附热力学表明该吸附过程是一个复合物理-化学且自发的放热过程。总的来说,合成的树脂具有良好的亲油性和优秀的骨架结构,在油水分离方面具有潜在的应用。此外,这种方法也可以拓展到合成具有类似结构的其他生物资源的有机复合材料领域。(3)月桂酸改性白刺籽粕对溴氰菊酯的控制释放研究为了缓解农药残留物对生态环境的负面影响,研究一种安全的、友好的、可信赖的农药使用方法是极有必要的。据此,我们利用月桂酸改性白刺籽粕制备一种具有控制释放性能的新型农药载体(LA-NSMs)。通过红外光谱(FTIR)、场发射电子扫描电镜(FE-SEM)和接触角实验来表征产物的结构。溴氰菊酯(DEL)作为样本农药来检测LA-NSMs载体的控制释放性能。研究结果表明:LA-NSMs对DEL的饱和吸附量是1068 mg/g,且DEL负载过程属于单分子层吸附。LA-NSMsDEL的控制释放行为对环境温度、土壤湿度、土壤pH具有较强的敏感性。根据以上分析可知,LA-NSMs具有超强的亲油性、优良的负载释放性能和自然降解能力,并且能被广泛应用在农药缓释领域。
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【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TQ324.8;TB33

【参考文献】