酶解法制备纯纳米纤维素

发布时间：2017-11-04 21:15

  本文关键词：酶解法制备纯纳米纤维素

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【摘要】：植物当中存在的纤维素,是一种天然高分子物质,聚合度一般在10000~15000范围内,其来源广泛、产量丰富,在人类的日常生活中起着着不可或缺的重要作用。在天然纤维未被处理之前使用,使用极为粗放。而在适当的条件下,通过物理法、化学法、生物法和酶解法等对天然纤维进行处理,制备出纯的纳米纤维素,能大大提高天然纤维素的使用范围。同时,制备出的纯的纳米纤维素的性能也能得到大大的改观,如强度提高、生物活性得到改善、比表面积增大、结构更为精细等。这就解决了天然纤维素在应用方面存在的不足,极大的促进了其在各个领域的使用。当前,纳米纤维素的应用已经贯穿于各个工业领域,这使得这种新兴的纳米级材料获得了巨大的潜在商业价值。本文采用桉木纤维制备纳米纤维素。首先探讨了桉木纤维燃烧灰分的含量和水溶物的含量,其含量分别为2.380%和4.064%。其次探讨了采用桉木纤维制备纳米纤维素的流程。丙三醇润胀采用室温(25℃)、搅拌速率为250rpm的条件下进行润胀;纤维素酶酶解过程采用的酶浓度为200u/mL、搅拌速度为350rpm、温度设置为50℃的条件下进行酶解。并对丙三醇的润涨和酶解法制备纳米纤维素的过程中出现的问题做了简要介绍。同时,对通过酶解法制备出的纳米纤维素进行除杂提纯,除去润胀过程中的润胀剂和酶解之后的纤维素酶。获得了纯纳米纤维素,纯度达到100%,纳米纤维素的产率也达到了18.12%。制备出纯的纳米纤维素之后,观察其宏观形貌,纳米纤维素的水溶液呈乳白色状,均匀分散。然后观察其微观形貌,采用高分辨率场发射扫描电子显微镜(FESEM)和透射电镜(TEM)对其微观形貌进行观察分析,通过电镜图谱可以看出,纳米纤维素分布较为均匀,粒径分布在20~30nm范围内。作为对比,不对桉木纤维进行润胀作用,直接酶解,通过激光粒度仪分析可知,最后得到的纤维素的直径分布范围为300~500nm,可以看出,润胀剂对纳米纤维素的直径有很大的影响,且润胀剂可以深入渗透到纤维素的致密的结晶区域,对结晶区的形态结构和分子间或分子内部的作用力有一定的破坏作用,使结晶区利于酶解处理。最后,对润胀剂和未完全酶解所剩余的桉木纤维进行回收,丙三醇的回收率可以达到89.53%,此时回收的桉木纤维经过了充分的润涨,并经过纤维素酶的处理,桉木纤维被进一步细化,利于酶解处理;而对于丙三醇的回收可知,丙三醇的回收次数越多,丙三醇的回收率越低。回收率降低有两方面的原因:一是人为因素,一是润胀剂进入了纤维素内部造成了损失。润胀剂回收率的降低也就造成了纳米纤维素产率的降低;酶解之后,分离剩余桉木纤维和含有纳米纤维素的水溶液,桉木纤维的平均回收率可以达到61.12%;经过3次回收之后的桉木纤维完全酶解为还原糖;采用200u/mL的纤维素酶酶解回收之后的桉木纤维,最终可知,在1.5小时左右,纳米纤维素的产率最高,达到了13.89%。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O636.11

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