菠萝渣纤维素和半纤维素基水凝胶的制备、表征及其应用

发布时间：2018-04-12 01:02

本文选题：菠萝 + 纤维素　；参考：《华南理工大学》2016年硕士论文

【摘要】：本论文以农产品加工废料中的菠萝皮渣为原料,分离提取其中的纤维素和半纤维素,并将提取的纤维素和半纤维素分别在不同的体系中制备水凝胶,同时利用一系列现代检测技术对水凝胶进行结构表征。本研究有利于实现菠萝皮渣的高值化利用。研究得到的具体结论如下:(1)以菠萝皮渣为原料,通过碱性过氧化处理,最终分离得到4个不同处理阶段纤维素组分和4个半纤维素组分,并对分离得到的纤维素和半纤维素组分进行结构表征。结果表明:碱性过氧化处理能够有效去除原料中的半纤维素和木质素,提取得到的纤维素纯度较高,纤维素C3葡萄糖含量高达93%以上,且热稳定性良好,在335.8℃左右热解速率达到最大,在128.8℃处有一个的熔融放热峰;提取得到的四个半纤维素样品结构相似,均由木糖、阿拉伯糖、半乳糖和葡萄糖组成,未检测到甘露糖,半纤维素提取过程中随着碱液浓度的提高,更多分支较少的半纤维被提取出来。(2)将从菠萝中提取得到的纤维素溶解在离子液体体系中制备再生纤维素水凝胶,并对其进行结构表征,考察了纤维素用量、纤维素种类和离子液体种类对制备水凝胶质构特性的影响。结果表明,当纤维素浓度为4%,纤维素种类为菠萝皮渣纤维素,离子液体种类为BMIMCl时制备的再生纤维素水凝胶具备良好的质构特性和机械特性。研究还发现,纤维素在离子液体溶解再生形成水凝胶的过程中纯度会进一步升高,纤维素晶型会由纤维素I转变为纤维素II,结晶度和热稳定性都有所降低。(3)分别将无机吸附剂(活性炭、白土、皂土、凹凸棒土和高岭土)与纤维素在离子液体体系中共混制备强吸附性复合水凝胶,用于吸附水溶液中的染料亚甲基蓝,并对制备的复合纤维素水凝胶进行结构表征。结果表明:添加吸附剂的复合水凝胶样品对亚甲基蓝的吸附性能大幅度提升,其中凹凸棒土/纤维素复合水凝胶对亚甲基蓝的吸附性能最强,吸附过程符合准二级动力学吸附模型;FI-IR和SEM结果表明无机吸附剂分子在与纤维素共混制备水凝胶的过程当中没有发生化学反应;TPA和TGA结果显示无机吸附剂分子能够增强水凝胶的质构特性和热稳定性。(4)以菠萝皮渣半纤维为原料,聚乙二醇PEG为致孔剂,在水体系中与丙烯酰胺接枝共聚制备pH敏感型多孔半纤维素水凝胶,探究了交联剂用量、丙烯酰胺单体比例、PEG分子量和PEG用量对制备水凝胶平衡溶胀度和质构的影响,并对制备的水凝胶进行结构表征。结果表明,交联剂用量和单体比例对水凝胶的质构和溶胀度影响较大,交联剂用量越大,丙烯酰胺单体比例越高,制备水凝胶的硬度越大,溶胀度越低;致孔剂PEG的分子量和用量对凝胶质构和溶胀度影响相对小。溶胀平衡实验和SEM结果表明制备的水凝胶具有明显的pH响应性和多孔结构,溶胀动力学结果显示,水凝胶的溶胀初期符合non-Fick扩散模型,溶胀全过程符合Schott溶胀模型。FT-IR结果表明丙烯酰胺成功接枝到半纤维素结构中,致孔剂PEG在洗脱过程中被去除,没有参与聚合反应。
[Abstract]:The paper uses pineapple peel residue in agricultural product processing waste as raw material , and separates the cellulose and hemicellulose extracted from pineapple . The results show that : ( 1 ) The cellulose and hemicellulose extracted from pineapple can be used to prepare regenerated cellulose hydrogel . The results show that the amount of cross - linking agent and the ratio of PEG to methylene blue have the strongest influence on the texture and swelling degree of methylene blue . The results show that the ratio of cross - linking agent and monomer ratio is the most important in the process of preparing hydrogel .

【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】：O648.17

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