蔗渣纤维素生物膜载体的制备与性能研究

发布时间：2017-08-04 09:39

  本文关键词：蔗渣纤维素生物膜载体的制备与性能研究

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【摘要】：蔗渣纤维素是一种来源广泛,产量丰富的生物质资源,其具有对环境友好、可持续、可降解及可再生等诸多优点。由于纤维素分子具有多羟基的结构,因此可以运用物理、化学及复合法进行改性,使纤维素功能化。本课题以蔗渣纤维素为原料,氯化锌水溶液为溶剂制备蔗渣纤维素生物膜载体,同时通过物理改性和化学交联改性使载体具有较强的拉伸强度、高孔隙率、大比表面积、较高的吸水保湿性及可控的降解性。目前,国内外对蔗渣纤维素的研究较广泛,但以氯化锌溶液溶解蔗渣纤维素制备可降解纤维素生物膜载体的的研究仍较少。文章研究内容及结果如下：(1)研究了蔗渣纤维素在氯化锌溶液中的溶解性能及结构变化。利用正交试验得出了溶解的最佳工艺条件为氯化锌质量分数85%、纤维素质量分数2%、反应温度85℃、溶解时间210 min。通过FT-IR、XRD、TGA、 SEM的测定,表明在溶解过程属于非衍生化反应；结晶度由65.89%降低至43.62%,纤维素晶型由Ⅰ型转变为Ⅱ型；溶解再生后蔗渣纤维素表面粗糙,由大量孔隙和裂缝出现,且热稳定性下降。(2)研究了蔗渣纤维素质量分数、致孔剂、强化纤维对载体力学性能、孔隙率、比表面积、吸水保湿性能的影响。结果表明在蔗渣纤维素质量分数为5%、致孔剂与纤维素溶液比为1：4、强化纤维占总纤维质量分数为10%的条件下,蔗渣纤维素生物膜载体的力学性能、孔隙率、比表面积可达2.78 Mpa、75%、6.68 m2/g,同时具有较好的吸水保湿性能。(3)对制备的蔗渣纤维素生物膜载体进行交联反应,考察不同交联度的蔗渣纤维素生物膜载体在纤维素酶溶液和实际校园湖泊水体中的降解性,研究发现交联度、结晶度越大,降解性能越差。可见通过交联反应可以实现对载体的降解可控。
【关键词】：蔗渣纤维素 氯化锌 生物膜载体 改性 可降解
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O636.11;X703.1
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 绪论12-30
• 1.1 纤维素的结构与性质12-15
• 1.1.1 纤维素的化学结构12-13
• 1.1.2 纤维素的物理结构13-15
• 1.1.3 纤维素的理化性质15
• 1.2 纤维素溶剂的研究现状15-19
• 1.2.1 衍生化溶剂16-17
• 1.2.2 非衍生化溶剂17-19
• 1.3 纤维素的改性方法19-23
• 1.3.1 物理改性法20
• 1.3.2 化学改性法20-23
• 1.3.3 复合改性法23
• 1.4 生物膜载体的研究及发展状况23-27
• 1.4.1 生物膜载体的作用和基本要求24-25
• 1.4.2 传统生物膜载体的研究状况25-26
• 1.4.3 新型生物膜载体的研究状况26
• 1.4.4 纤维素载体在水处理中的应用26-27
• 1.5 本课题的研究目的、意义与内容27-30
• 1.5.1 本课题的研究目的、意义27
• 1.5.2 本课题的研究内容27-29
• 1.5.3 本课题的技术路线29-30
• 第二章 蔗渣纤维素的溶解及结构研究30-44
• 2.1 实验材料及仪器30-31
• 2.2 实验方案31-32
• 2.2.1 氯化锌质量分数对溶解时间的影响31
• 2.2.2 反应温度对溶解时间的影响31
• 2.2.3 蔗渣纤维素质量分数对溶解时间的影响31
• 2.2.4 氯化锌溶解蔗渣纤维素的正交实验31-32
• 2.2.5 蔗渣纤维素的溶解过程32
• 2.3 实验检测方法32-33
• 2.3.1 纤维素的红外光谱分析32
• 2.3.2 纤维素的XRD分析32-33
• 2.3.3 纤维素的热重分析33
• 2.3.4 纤维素的SEM分析33
• 2.4 实验结果与讨论33-43
• 2.4.1 氯化锌质量分数对溶解时间的影响33-34
• 2.4.2 反应温度对溶解时间的影响34
• 2.4.3 蔗渣纤维素质量分数对溶解时间的影响34-35
• 2.4.4 氯化锌溶解蔗渣纤维素的正交实验分析35-36
• 2.4.5 蔗渣纤维素的溶解过程36-38
• 2.4.6 蔗渣纤维素的红外光谱分析38-39
• 2.4.7 蔗渣纤维素的XRD分析39-40
• 2.4.8 蔗渣纤维素的热重分析40-41
• 2.4.9 蔗渣纤维素的SEM分析41-43
• 2.5 本章小结43-44
• 第三章 纤维素生物膜载体的制备与性能研究44-58
• 3.1 实验材料及仪器44
• 3.2 实验方案44-45
• 3.2.1 纤维素生物膜载体的制备44-45
• 3.2.2 纤维素质量分数对生物膜载体性能的影响45
• 3.2.3 致孔剂用量对生物膜载体性能的影响45
• 3.2.4 强化纤维用量对生物膜载体性能的影响45
• 3.3 实验检测方法45-47
• 3.3.1 纤维素生物膜载体孔隙率的测定45-46
• 3.3.2 纤维素生物膜载体比表面积的测定46
• 3.3.3 纤维素生物膜载体机械强度的测定46
• 3.3.4 纤维素生物膜载体吸水保湿性能的测定46-47
• 3.4 实验结果与讨论47-57
• 3.4.1 纤维素生物膜载体的形态结构分析47-48
• 3.4.2 纤维素质量分数对生物膜载体性能影响的分析48-50
• 3.4.3 致孔剂用量对生物膜载体性能影响的分析50-53
• 3.4.4 强化纤维用量对生物膜载体性能影响的分析53-57
• 3.5 本章小结57-58
• 第四章 生物膜载体的改性及降解研究58-68
• 4.1 实验材料及仪器58
• 4.2 实验方案58-59
• 4.2.1 纤维素生物膜载体的交联改性实验58-59
• 4.2.2 纤维素生物膜载体的降解实验59
• 4.3 实验检测方法59-60
• 4.3.1 纤维素生物膜载体交联度测定59
• 4.3.2 纤维素生物膜载体降解速率的测定59-60
• 4.3.3 纤维素生物膜载体的红外光谱图测定60
• 4.3.4 纤维素生物膜载体的结晶度测定60
• 4.4 实验结果与讨论60-67
• 4.4.1 纤维素生物膜的红外光谱分析60-61
• 4.4.2 纤维素生物膜的交联度分析61-62
• 4.4.3 纤维素生物膜的降解速率分析62-65
• 4.4.4 纤维素生物膜的结晶度分析65-67
• 4.5 本章小结67-68
• 第五章 结论与展望68-71
• 5.1 结论68-69
• 5.2 展望69-71
• 参考文献71-76
• 致谢76-77
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录77

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本文编号：618904