玉米芯水解残渣制取纳米纤维素的研究

发布时间：2017-08-20 17:07

  本文关键词：玉米芯水解残渣制取纳米纤维素的研究

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【摘要】：玉米芯水解残渣作为生产过程中的得到的副产物,其来源广、产量大,是一种经济廉价的绿色可再生资源。玉米芯水解残渣中含有大量丰富的纤维素,纤维素是一种天然的可降解的有用资源。传统的处理办法,不仅对这种有效资源造成浪费,而且还会对环境会造成一定污染。为了提高玉米水解残渣的利用价值,本论文针对玉米芯水解残渣中纤维素的纯化、纯化纤维素制备微晶纤维素和纳米纤维素三个方面进行了研究探讨,并利用现代分析对微晶纤维素和纳米纤维素进行了表征。首先对玉米芯水解残渣的主要化学组分进行了分析。玉米芯水解残渣中的纤维素含量为64.3%,木质素含量为26.1%,灰分含量为4.4%,其他为5.3%。以玉米芯水解残渣为原料,采用碱性H_2O_2和NaClO_2两段法处理,以纤维素的含量与木质素的脱除率为评价指标,优化确定了较佳工艺条件为碱性H_2O_2处理段混合液中NaOH用量3%、H_2O_2用量0.8%和处理温度80℃;NaClO_2处理段NaClO_2浓度12.0 g/L和处理温度70℃,在此两段工艺条件下,玉米芯水解残渣中所得纤维素含量为84.7%,木质素脱除率高达91.1%,分离纯化效果较好。探讨了以玉米芯水解残渣分离纯化所得的纤维素为原料,采用稀酸水解法,制得微晶纤维素,探讨了酸浓度、处理温度、处理时间对微晶纤维素制备效果的影响,确定了水解的较佳条件为处理温度80℃、盐酸浓度8%和处理时间60 min。在此条件下,制备的微晶纤维素得率为50.8%,红外谱图和X射线衍射分析表明,所制备的微晶纤维素是纤维素I型,其性能在标准范围内。探讨了以玉米芯水解残渣分离纯化的纤维素为原料,采用超声辅助硫酸水解法制备纳米纤维素,并对制备的纳米纤维素的各项理化性质进行了分析检测,确定了较佳工艺条件为硫酸浓度55%、处理时间180 min和处理温度55℃,此条件下所制备的纳米纤维素的得率为52.2%。透射电镜分析结果显示其呈颗粒球状,直径约25到35 nm,长度约40-55 nm,在水中可以很好的进行分散。用傅里叶红外光谱仪分析图谱显示,制备的纳米纤维素与玉米芯纯化纤维素相比,其特征吸收峰没有发生明显的改变,这表明制备的纳米纤维素的化学构造并没有被破坏,仍保持着玉米芯水解残渣纯化纤维素的基本化学构造。热重分析分析表明,制备出的纳米纤维素热稳定性略低于纯化纤维素,但高于原料纤维。
【关键词】：玉米芯水解残渣 纤维素 纯化 微晶纤维素 纳米纤维素
【学位授予单位】：齐鲁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O636.11
【目录】：

• 摘要7-8
• ABSTRACT8-10
• 第1章 绪论10-24
• 1.1 玉米芯水解残渣及纤维素的概述10-11
• 1.2 微晶纤维素的概述和研究进展11-15
• 1.2.1 微晶纤维素的性质11-13
• 1.2.2 微晶纤维素的制备13-15
• 1.2.3 微晶纤维素的应用15
• 1.3 纳米纤维素的概述和研究进展15-21
• 1.3.1 纳米纤维素的性质16-17
• 1.3.2 纳米纤维素制备方法研究近况17-20
• 1.3.3 纳米纤维素的应用20-21
• 1.4 论文的研究意义、目的及内容21-24
• 1.4.1 论文研究的目的和意义21
• 1.4.2 论文研究的主要内容21-24
• 第2章 玉米芯水解残渣中纤维素和木质素的分离纯化24-34
• 2.1 实验部分24-27
• 2.1.1 实验原料24
• 2.1.2 主要实验药品与仪器24-25
• 2.1.3 实验方法25-27
• 2.2 结果与讨论27-33
• 2.2.1 H_2O_2用量的影响27-29
• 2.2.2 NaOH用量的影响29-30
• 2.2.3 处理温度的影响30-31
• 2.2.4 NaClO_2浓度的影响31-32
• 2.2.5 处理温度的影响32-33
• 2.3 本章小结33-34
• 第3章 玉米芯水解残渣制备微晶纤维素的研究34-42
• 3.1 实验原料、主要实验药品与仪器以及实验方法34-35
• 3.1.1 实验原料34
• 3.1.2 主要实验药品与仪器34
• 3.1.3 实验方法34-35
• 3.2 结果与讨论35-41
• 3.2.1 酸浓度的影响35-36
• 3.2.2 处理时间的影响36-37
• 3.2.3 处理温度的影响37-38
• 3.2.4 X射线衍射分析（X-RD）38-39
• 3.2.5 红外光谱分析39-40
• 3.2.6 扫描电镜分析（SEM）40-41
• 3.3 本章小结41-42
• 第4章 H_2SO_4水解法制备纳米纤维素42-52
• 4.1 实验部分42-44
• 4.1.1 实验原料42
• 4.1.2 主要实验药品与仪器42-43
• 4.1.3 实验方法43-44
• 4.2 结果与讨论44-50
• 4.2.1 酸浓度的影响44
• 4.2.2 处理温度的影响44-45
• 4.2.3 处理时间的影响45-46
• 4.2.4 宏观形貌46-47
• 4.2.5 扫描电镜分析47-48
• 4.2.6 透射电镜分析48
• 4.2.7 傅立叶红外光谱分析48-49
• 4.2.8 热重分析49-50
• 4.3 本章小结50-52
• 第5章 结论52-54
• 5.1 本研究的主要结论52-53
• 5.2 本论文的创新之处53
• 5.3 工作展望53-54
• 参考文献54-61
• 致谢61-62
• 攻读硕士学位期间发表的论文62

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本文编号：707815