油棕液化物提取物及其活性碳纤维的结构与性能

发布时间：2020-06-05 09:32

【摘要】：为阐明油棕(Elaeis guineensis Jacq.)多元醇液化物水不溶物的形成机理及其纤维热稳定化的不熔融机制,为高值化利用油棕制备活性碳纤维提供理论基础与数据,本研究以产自泰国南部的油棕为原料,分析了其不同树干部位的成分与结构差异,考察了其在多元醇(聚乙二醇#400/甘油)为液化剂酸催化条件下的液化行为,推定了其液化物水不溶物的形成途径,提出了硫酸化学处理与预氧化处理相结合的热稳定化处理方法制备不熔融纤维,并探讨了二氧化碳活化该纤维成活性碳纤维的孔结构特征与电化学性能。获得如下主要结论:(1)油棕树干中部与顶部的边材与心材化学成分与结构差异较大,顶部心材纤维素含量最少,仅11.3%,无定型碳水化合物达80.9%,这有利于其高效液化。(2)油棕树干顶部心材最容易被液化,其液化残渣率随液化剂比例、液化时间和液化温度的增加而呈降低趋势,尤其在液化温度为180℃、液化时间为30min条件下得到的液化残渣率低至3.7%;大部分无定型化学成分在140℃时便可被液化分解,而具有结晶区的纤维素需要在较高温条件下才会被大量液化分解,但高温会使液化产物之间发生聚合,增加了残渣率。(3)油棕中的纤维素、淀粉和半纤维素等碳水化合物在液化过程中脱水形成5轻甲基糠醛或糠醛,在溶于水中后与多元醇聚合成乙酰丙酸酯和乙酰丙酸等混合物,这是组成液化物水不溶物的主要成分;同时,油棕含有的少量木质素结构上的Ca醚键在酸性液化条件下发生断裂,并与聚乙二醇结合形成新的醚键结合,并与液化产物中的5羟甲基糠醛或糠醛等发生再聚合,最终在水中形成更高分子量的液化物水不溶物。(4)液化物水不溶物的碳含量达到59.4%,是良好的碳材料前驱体,并具有较好的熔融性能,在180℃的温度下通过熔融纺丝方法制备出初始纤维。初始纤维在1℃/min升温速率条件下预氧化不能转化为不熔融纤维,采用稀硫酸化学处理后初始纤维中产生新的酯键结合,在纤维内部形成交联结构,促进纤维热稳定性能提高;酯键随着硫酸的质量分数的提高而增加,尤其经质量分数为10%的硫酸化学处理后的纤维可以在5℃/min升温速率条件下成功预氧化成不熔融纤维,并且纤维的形貌得到较好的改善。(5)采用二氧化碳活化不熔融纤维得到的活性碳纤维以微孔为主,并随活化时间和活化温度的提高而逐渐向中孔转变;活性碳纤维的比表面积和总孔容最高分别达到1291 m2/g和0.735 cc,但其产率仅为5%;此活性碳纤维在双电极电容中表现出较为稳定的电学性能。
【图文】：

ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮ逦逡逑邋ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮ逡逑．１邋Ｏｖｅｒｖｉｅｗ逡逑Ｏｉｌ邋ｐａｌｍ邋ｔｒｅｅｓ邋（Ｅｌａｅｉｓ邋ｇｕｉｎｅｅｎｓｉｓ邋Ｊａｃｑ．）邋ａｒｅ邋ａｎ邋ｉｍｐｏｒｔａｎｔ邋ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ邋ｃｒｏｐ邋ｉｎ邋Ｓｏｕｔｈｅａｓｔ邋Ａｓｉａ，逡逑ｐｅｃｉａｌｌｙ邋ｉｎ邋Ｉｎｄｏｎｅｓｉａ，邋Ｍａｌａｙｓｉａ邋ａｎｄ邋Ｔｈａｉｌａｎｄ．邋Ｉｎ邋２０１８，邋ｏｉｌ邋ｐａｌｍ邋ｐｌａｎｔａｔｉｏｎ邋ａｒｅａｓ邋ｉｎ邋Ｔｈａｉｌａｎｄ邋ａｍｏｕｎｔ邋ｔｏ逡逑ｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ邋８２９，７６０邋ｈｅｃｔａｒｅｓ，邋ａｎ邋ｉｎｃｒｅａｓｅ邋ｏｆ邋６２％邋ｆｒｏｍ邋２００７．邋Ｍｏｒｅ邋２４，，０００邋ｈｅｃｔａｒｅｓ邋ｐｅｒ邋ｙｅａｒ邋ｈａｖｅ逡逑ｅｅｎ邋ｒｅｐｌａｎｔｅｄ邋（Ｏｆｆｉｃｅ邋ｏｆ邋Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ邋Ｅｃｏｎｏｍｉｃｓ，邋２０１７）邋ｄｕｅ邋ｔｏ邋ｔｒｅｅｓ邋ｂｅｃｏｍｉｎｇ邋ｔａｌｌ邋ａｎｄ邋ｔｈｅ邋ｆｒｕｉｔ邋ｙｉｅｌｄ逡逑ｅｉｎｇ邋ｒｅｄｕｃｅｄ，邋ａｓ邋ｗｅｌｌ邋ａｓ邋ｔｈｅ邋ｈｉｇｈ邋ｅｃｏｎｏｍｉｃ邋ｃｏｓｔ邋ｏｆ邋ｈａｒｖｅｓｔｉｎｇ邋ｗｈｅｎ邋ｔｈｅ邋ｏｉｌ邋ｐａｌｍ邋ｔｒｅｅ邋ｉｓ邋ａｒｏｕｎｄ邋２５邋ｔｏ邋３０逡逑ｅａｒｓ邋ｏｌｄ．邋Ｏｎｅ邋ｐｒｅｖｉｏｕｓ邋ｓｔｕｄｙ邋ｈａｓ邋ｂｅｅｎ邋ｆｏｕｎｄ邋ｔｈａｔ邋ｔｈｅ邋ｏｖｅｎ－ｄｒｙ邋ｗｅｉｇｈｔ邋ｏｆ邋ｏｉｌ邋ｐａｌｍ邋ｔｒｕｎｋ邋ｂｉｏｍａｓｓ邋ｉｓ逡逑ｔｉｍａｔｅｄ邋ａｔ邋４１．０７邋ｔｏｎｓ／ｈｅｃｔａｒｅ邋（Ｋｈａｌｉｄ邋ｅｔ邋ａｌ．，邋１９９９）．邋Ｔｈｕｓ，邋ｏｉｌ邋ｐａｌｍ邋ｔｒｕｎｋ邋ｂｉｏｍａｓｓ邋ａｍｏｕｎ

ｔｈａｎ邋ｏｎｅ邋ｍｉｌｌｉｏｎ邋ｔｏｎｓ／ｙｅａｒ邋ｉｓ邋ｌｅｆｔ邋ｔｏ邋ｒｏｔ邋ｉｎ邋ｔｈｅ邋ｆｉｅｌｄ邋ｗｉｔｈｏｕｔ邋ａｄｄｉｎｇ邋ｖａｌｕｅ邋ａｓ邋ｓｈｏｗｎ邋ｉｎ邋Ｆｉｇ．邋１－１．逡逑ＭｉｋＬ逡逑图１－１约３０年树龄的油棕树（Ａ）和新种植的油棕园（Ｂ）逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｏｉｌ邋ｐａｌｍ邋ｔｒｅｅ邋ａｒｏｕｎｄ邋３０邋ｙｅａｒｓ邋ｏｌｄ邋（Ａ）邋ａｎｄ邋ｔｈｅ邋ｒｅｐｌａｎｔｉｎｇ邋ｐｌａｎｔａｔｉｏｎ邋（Ｂ）逡逑Ｏｉｌ邋ｐａｌｍ邋ｔｒｕｎｋ邋ｉｓ邋ａ邋ｍａｊｏｒ邋ｓｏｕｒｃｅ邋ｏｆ邋ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ邋ｐｏｌｙｍｅｒｓ：邋ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ，邋ｈｅｍｉｃｅｌｌｕｌｏｓｅ邋ａｎｄ邋ｓｔａｒｃｈ逡逑（Ｈａｓｈｉｍ邋ｅｔ邋ａｌ．，邋２０１１）邋ｗｈｉｃｈ邋ｉｓ邋ａｖａｉｌａｂｌｅ邋ｆｏｒ邋ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ邋ｓｃａｌｅ邋ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ邋ｗｉｔｈｏｕｔ邋ｓｈａｒｉｎｇ邋ｗｉｔｈ邋ｔｈｅ邋ｆｏｏｄ逡逑ｓｕｐｐｌｙ邋ｔｏ邋ｐｒｏｄｕｃｅ邋ｔｈｅ邋ｉｎｔｅｎｎｅｄｉａｔｅ邋ｐｌａｔｆｏｒｍ邋ｃｈｅｍｉｃａｌｓ邋ｓｕｃｈ邋ａｓ邋ｌｅｖｕｌｉｎｉｃ邋ａｃｉｄ，邋５－ｈｙｄｒｏｘｙｍｅｔｈｙｆｕｒｆｕｒａｌ逡逑（ＨＭＦ）
【学位授予单位】：北京林业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ342.742

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 张凡;马晓军;赵广杰;;木质活性碳纤维的研究及发展现状[J];林业机械与木工设备;2013年03期

2 宋晓峰,甘应进,陈东生;活性碳纤维制品的研究与应用[J];化工新型材料;2004年03期

3 ;台湾研发杀菌效果百分之百的活性碳纤维[J];化工学报;2003年06期

4 黄汉生;低成本活性碳纤维新制法[J];化工新型材料;2000年10期

5 ;水蒸汽保护法制备活性碳纤维[J];今日科技;2000年11期

6 黄汉生;日本活性碳纤维的开发与应用动向[J];高科技纤维与应用;1999年03期

7 潘敏琪,陈湘宁;活性碳纤维的特性及用途[J];化工新型材料;1999年04期

8 王春云;活性碳纤维的制造及其吸附特性[J];化工新型材料;1996年04期

9 大谷朝男,罗益锋;抗菌性活性碳纤维的开发和最新技术[J];高科技纤维与应用;1996年Z4期

10 ;活性碳纤维需求有潜力[J];航天技术与民品;1997年05期

相关会议论文 前10条

1 葛勇德;;活性碳纤维在环境保护中的应用研究[A];面向21世纪的科技进步与社会经济发展（上册）[C];1999年

2 姚之晓;赵东林;沈曾民;;沥青基活性碳纤维的制备及其电化学性能研究[A];2009中国功能材料科技与产业高层论坛论文集[C];2009年

3 赵东林;李岩;李兴国;沈曾民;;沥青基活性碳纤维的微观结构及其储氢性能研究[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集（4）[C];2007年

4 ;含纳米银颗粒抗菌活性碳纤维的制备方法[A];广东省材料研究学会部分单位会员成果汇编[C];2005年

5 摆玉龙;赵东林;沈曾民;;粘胶基活性碳纤维为电极的超级电容器制备及其电化学性能研究[A];2008全国功能材料科技与产业高层论坛论文集[C];2008年

6 刘汉杰;;活性碳纤维有机尾气净化回收技术[A];2007年全国医药工业技术工作年会暨科技创新发展交流研讨会专辑[C];2007年

7 邱军;孔玉霞;;中空活性碳纤维的制备及其CO_2吸附性能[A];2013年全国高分子学术论文报告会论文摘要集——主题K：先进纤维[C];2013年

8 李启汉;黎海超;陈水挟;;酚醛基多孔碳材料的吸附性能研究[A];中国化学会第15届反应性高分子学术讨论会论文摘要预印集[C];2010年

9 张志红;陈宁;杨霞;谢华庆;;过管吸附法结合气相色谱法对活性碳纤维多次循环吸附性能研究[A];2012中国环境科学学会学术年会论文集（第三卷）[C];2012年

10 武克忠;孟旭;李建玲;郭敏;王新东;;活性碳纤维电沉积聚苯胺的研究[A];第十三次全国电化学会议论文摘要集（下集）[C];2005年

相关重要报纸文章 前7条

1 ;依靠先进技术 抢占市场先机[N];中国环境报;2017年

2 葛;德国Kynol公司研制新型活性碳纤维[N];中国纺织报;2003年

3 新言;新型活性碳纤维杀菌效果神奇[N];中国化工报;2003年

4 ;德国公司研制新型活性碳纤维[N];今日信息报;2003年

5 王丽;芬兰制造除味过滤新材料[N];中国纺织报;2005年

6 记者 张琳楠;产学研助企业驶上“快车道”[N];汕头日报;2010年

7 记者 桂雪琴;让新材料助力舰船轻量化[N];中国船舶报;2013年

相关博士学位论文 前10条

1 黄宇翔;木材液化物活性碳纤维孔结构生成演变及其调控机制[D];北京林业大学;2017年

2 RATTANA CHOOWANG;油棕液化物提取物及其活性碳纤维的结构与性能[D];北京林业大学;2019年

3 张方达;酚化木质素及其活性碳纤维的结构与性能[D];北京林业大学;2019年

4 高伟;木质活性碳纤维表面与结构氧化改性研究[D];北京林业大学;2018年

5 张松涛;锂硫电池用活性碳/硫复合正极材料的研究[D];南京航空航天大学;2016年

6 李全明;活性碳纤维的制备及性能研究[D];吉林大学;2010年

7 邹田春;活性碳纤维（毡）/环氧树脂吸波复合材料的设计与吸波性能的研究[D];天津大学;2007年

8 曾凡龙;粘胶活性碳纤维分子和孔结构转变及功能性应用研究[D];东华大学;2008年

9 余阳;新型微孔吸附剂—超细活性碳纤维的制备及其室内甲醛吸附行为研究[D];东华大学;2011年

10 袁智;植物叶片蒸腾作用模拟[D];中国科学技术大学;2013年

相关硕士学位论文 前10条

1 王志颖;聚丙烯腈螯合纤维及活性碳纤维对重金属离子的吸附研究[D];华北水利水电大学;2019年

2 朱艳云;三种活性碳纤维的制备吸附性能研究[D];武汉工程大学;2018年

3 都亚茹;改性活性碳纤维吸附氮氧化物的实验研究[D];太原理工大学;2019年

4 郗

本文编号：2697847