基于低共熔溶剂的红麻纤维清洁制备研究
发布时间：2021-08-24 13:09
随着人们对舒适、健康、生态纺织品的需求增加,将可再生的麻纤维应用到纺织行业是纺织领域研究发展趋势之一。新型高木质素含量的麻纤维已经成为天然纤维获取的重要来源。红麻作为一种传统的纺织纤维资源,长期以来未能有效的应用于纺织生产,其主要原因在于传统脱胶方法制备麻类纤维存在一系列的问题,包括了流程长、耗时长、水资源需求大、污染大等,因此需要开发一种高效且生态友好的脱胶方法来生产红麻韧皮纤维。低共熔溶剂是一种新型绿色溶剂,具有不挥发性、不可燃性、无毒性、生物降解性和热稳定性。低共熔溶剂辅助脱胶法有望实现麻纤维的绿色、简单及高效提取。此外,微波技术和超声波技术也是纤维脱胶的前沿技术。本课题结合微波技术和超声波技术,研究开发出了新型多元低共熔溶剂脱胶法,并应用于红麻纤维的提取。主要研究内容如下:（1）低共熔溶剂复配与优选为了优选合适的红麻脱胶低共熔溶剂,本研究分析了不同氢键供体以及组分间不同摩尔比对低共熔溶剂理化性质的影响和红麻纤维预脱胶效果的影响。结果表明,氢键供体种类以及适合的摩尔比对低共熔溶剂形成十分重要。Ch-U体系在摩尔比1:2时,能在常温状态下形成均一、稳定、透明的液态低共熔溶剂,其它比...
【文章来源】：青岛大学山东省
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
（a）红麻作物照片和（b）干燥的切断红麻韧皮外观照片
青岛大学硕士学位论文2图1.1（a）红麻作物照片和（b）干燥的切断红麻韧皮外观照片1.1.2红麻韧皮的化学组成和红麻纤维形态结构1.1.2.1红麻韧皮的化学组成和形态结构红麻可被用于纺织行业的最主要部分是红麻韧皮。红麻是一种天然纤维素纤维，也属于植物韧皮纤维中的一种，由非纤维素和纤维素两部分构成[16]。非纤维素部分包含半纤维素和木质素，还有少量的脂蜡质、果胶、水溶物等成分[17]。纤维素是自然界中储存量最多的一种可再生资源。同时也是植物中最主要的成分[18]。纤维素是由D-葡萄糖基经由β-1,4糖苷键衔接而构成的线状高分子葡聚糖，它的化学分子式为(C6H10O5)n[19]。它的分子空间结构如图1.2所示。从空间结构上看，纤维素大分子链内单个葡萄糖基呈现的是一种椅式构象。从这种空间构造可知C3上羟基氢能够与邻近的糖苷键上的氢形成稳定地的氢键，阻止单个葡萄糖基发生扭转。由于纤维素大分子链中存在许多氢键，化学性质相对稳定。纤维素对酸，碱试剂的活泼性很低[20]。纤维素结构中大分子之间排列较为紧密规整的部分为结晶区，排列松散且无序的为无序区。结晶区在纤维结构中的占比对纤维强力大小的影响很大[21]。结晶区和无序区交替排列分布在纤维的内部，形成纤维的宏观骨架结构[22][23]。图1.2纤维素碳链结构细胞壁中非纤维素聚糖被称为半纤维素，他们分布在微纤丝的外层。半纤维素是多种单糖聚合而成的异质多聚体。半纤维素中这些单糖的聚合度较低。它们之间
青岛大学硕士学位论文3的氢键作用微弱，化学性质活泼，因此较容易去除[24]。木质素是由苯基丙烷单元通过碳-碳键以非线性、随机方式相互连接组成。木质素是具有三个维度空间网状结构的芳香族高聚物。由愈创木基，紫丁香基和对羟基苯基单体构成（如图1.3）[25][26]。木质素依附于纤维素结构之上，化学性质极其稳定，脱胶过程中很难去除掉。图1.3组成木质素的三种单体化学结构果胶（pectin）是一种酸性多糖物质(如图1.4)，能够黏结相邻细胞作为细胞结构的支撑[27]。目前，果胶主要是作为胶凝剂和乳化剂等，人们将其应用在食品、轻工业加工、生产药物等领域[28]。图1.4果胶分子链的化学结构当然，不同麻类的上述主要成分占比有很大的不同。甚至同一品种的植物由于生产的环境、成熟时间、成熟度不同也会造成成分之间很大的差异。如表1.1所示，红麻纤维中纤维素含量相比于其他常见天然麻类较低，木质素含量较之于其他常见天然麻类更高[29-32]。纺织行业对于红麻的最主要利用还是在于将红麻纤维从韧皮中
【参考文献】：
期刊论文
[1]欧洲大麻纤维的组成结构及脱胶研究[J]. 李芳,刘柳,李贝,张瑞云,王妮. 纤维素科学与技术. 2019(02)
[2]深度共熔溶剂在生物质精炼过程中的应用[J]. 张肖肖,娄瑞,董继先,薛香玉,周寅轩. 纸和造纸. 2019(03)
[3]超声波在鱼糜制品中的应用进展[J]. 熊瑶,李倩如,刘云祎,黄倩云,张怡,张龙涛,郑宝东. 农产品加工. 2019(06)
[4]低共熔溶剂（DES）分级分离木质纤维素组分新技术[J]. 王冬梅,刘云. 北京化工大学学报(自然科学版). 2018(06)
[5]低共熔溶剂在有机合成和萃取分离中的应用进展[J]. 岳旭东,袁冰,朱国强,解从霞. 化工进展. 2018(07)
[6]红麻芯基多孔吸油材料的制备及性能[J]. 刘晓东,蔡伟杰,于辛瑶,李婷,姜萌,孙岩峰,谭凤芝. 精细化工. 2018(05)
[7]天然结晶纤维素的生物合成及其去晶化途径[J]. 陈玉,张怀强,赵越,高培基,王禄山. 生物化学与生物物理进展. 2016(08)
[8]超声波探伤技术在锅炉压力容器检测中的应用[J]. 孙若瑜,赵予龙. 化工设计通讯. 2016(07)
[9]超声波频率对除垢范围及除垢效率的影响[J]. 傅俊萍,石沛,何叶从,张玉珍,刘琦,梁昌胜. 化工进展. 2015(10)
[10]微波技术在食品加工中的应用[J]. 卢朋军. 科技传播. 2015(17)
博士论文
[1]基于氯化胆碱低共熔溶剂的木质素提取改性和降解研究[D]. 李利芬.东北林业大学 2015
[2]黄、红麻纤维的木质素结构特征及其脱胶研究[D]. 颜婷婷.东华大学 2011
[3]阴离子功能化离子液体对生物质原料组分的溶解及选择性分离[D]. 许爱荣.兰州大学 2010
硕士论文
[1]天然纤维素超微结构层次及不同内切纤维素酶降解特异性的研究[D]. 陈玉.山东大学 2017
[2]红麻杆人造板制备及性能研究[D]. 郑鹏程.青岛大学 2013
[3]微波辐照法韧皮纤维的制取及非热效应研究[D]. 包肖婧.青岛大学 2013
[4]低温等离子体技术在苎麻脱胶中的应用[D]. 王玲.苏州大学 2013
[5]石墨烯纳米复合材料修饰离子液体碳糊电极测定小分子的研究[D]. 王秀振.青岛科技大学 2012
[6]大麻微波辐照脱胶工艺及机理研究[D]. 韩国军.青岛大学 2011
[7]盐胁迫红麻叶片差异蛋白质组学及其抗氧化酶活性的分析[D]. 陈涛.福建农林大学 2011
[8]植物纤维原料化学成分定量分析方法研究[D]. 娄江涛.青岛大学 2010
[9]木质纤维素酸水解研究[D]. 张军伟.江南大学 2008
[10]罗布麻超声波脱胶工艺研究[D]. 杨英贤.青岛大学 2006
本文编号：3360050
【文章来源】：青岛大学山东省
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
（a）红麻作物照片和（b）干燥的切断红麻韧皮外观照片
青岛大学硕士学位论文2图1.1（a）红麻作物照片和（b）干燥的切断红麻韧皮外观照片1.1.2红麻韧皮的化学组成和红麻纤维形态结构1.1.2.1红麻韧皮的化学组成和形态结构红麻可被用于纺织行业的最主要部分是红麻韧皮。红麻是一种天然纤维素纤维，也属于植物韧皮纤维中的一种，由非纤维素和纤维素两部分构成[16]。非纤维素部分包含半纤维素和木质素，还有少量的脂蜡质、果胶、水溶物等成分[17]。纤维素是自然界中储存量最多的一种可再生资源。同时也是植物中最主要的成分[18]。纤维素是由D-葡萄糖基经由β-1,4糖苷键衔接而构成的线状高分子葡聚糖，它的化学分子式为(C6H10O5)n[19]。它的分子空间结构如图1.2所示。从空间结构上看，纤维素大分子链内单个葡萄糖基呈现的是一种椅式构象。从这种空间构造可知C3上羟基氢能够与邻近的糖苷键上的氢形成稳定地的氢键，阻止单个葡萄糖基发生扭转。由于纤维素大分子链中存在许多氢键，化学性质相对稳定。纤维素对酸，碱试剂的活泼性很低[20]。纤维素结构中大分子之间排列较为紧密规整的部分为结晶区，排列松散且无序的为无序区。结晶区在纤维结构中的占比对纤维强力大小的影响很大[21]。结晶区和无序区交替排列分布在纤维的内部，形成纤维的宏观骨架结构[22][23]。图1.2纤维素碳链结构细胞壁中非纤维素聚糖被称为半纤维素，他们分布在微纤丝的外层。半纤维素是多种单糖聚合而成的异质多聚体。半纤维素中这些单糖的聚合度较低。它们之间
青岛大学硕士学位论文3的氢键作用微弱，化学性质活泼，因此较容易去除[24]。木质素是由苯基丙烷单元通过碳-碳键以非线性、随机方式相互连接组成。木质素是具有三个维度空间网状结构的芳香族高聚物。由愈创木基，紫丁香基和对羟基苯基单体构成（如图1.3）[25][26]。木质素依附于纤维素结构之上，化学性质极其稳定，脱胶过程中很难去除掉。图1.3组成木质素的三种单体化学结构果胶（pectin）是一种酸性多糖物质(如图1.4)，能够黏结相邻细胞作为细胞结构的支撑[27]。目前，果胶主要是作为胶凝剂和乳化剂等，人们将其应用在食品、轻工业加工、生产药物等领域[28]。图1.4果胶分子链的化学结构当然，不同麻类的上述主要成分占比有很大的不同。甚至同一品种的植物由于生产的环境、成熟时间、成熟度不同也会造成成分之间很大的差异。如表1.1所示，红麻纤维中纤维素含量相比于其他常见天然麻类较低，木质素含量较之于其他常见天然麻类更高[29-32]。纺织行业对于红麻的最主要利用还是在于将红麻纤维从韧皮中
【参考文献】：
期刊论文
[1]欧洲大麻纤维的组成结构及脱胶研究[J]. 李芳,刘柳,李贝,张瑞云,王妮. 纤维素科学与技术. 2019(02)
[2]深度共熔溶剂在生物质精炼过程中的应用[J]. 张肖肖,娄瑞,董继先,薛香玉,周寅轩. 纸和造纸. 2019(03)
[3]超声波在鱼糜制品中的应用进展[J]. 熊瑶,李倩如,刘云祎,黄倩云,张怡,张龙涛,郑宝东. 农产品加工. 2019(06)
[4]低共熔溶剂（DES）分级分离木质纤维素组分新技术[J]. 王冬梅,刘云. 北京化工大学学报(自然科学版). 2018(06)
[5]低共熔溶剂在有机合成和萃取分离中的应用进展[J]. 岳旭东,袁冰,朱国强,解从霞. 化工进展. 2018(07)
[6]红麻芯基多孔吸油材料的制备及性能[J]. 刘晓东,蔡伟杰,于辛瑶,李婷,姜萌,孙岩峰,谭凤芝. 精细化工. 2018(05)
[7]天然结晶纤维素的生物合成及其去晶化途径[J]. 陈玉,张怀强,赵越,高培基,王禄山. 生物化学与生物物理进展. 2016(08)
[8]超声波探伤技术在锅炉压力容器检测中的应用[J]. 孙若瑜,赵予龙. 化工设计通讯. 2016(07)
[9]超声波频率对除垢范围及除垢效率的影响[J]. 傅俊萍,石沛,何叶从,张玉珍,刘琦,梁昌胜. 化工进展. 2015(10)
[10]微波技术在食品加工中的应用[J]. 卢朋军. 科技传播. 2015(17)
博士论文
[1]基于氯化胆碱低共熔溶剂的木质素提取改性和降解研究[D]. 李利芬.东北林业大学 2015
[2]黄、红麻纤维的木质素结构特征及其脱胶研究[D]. 颜婷婷.东华大学 2011
[3]阴离子功能化离子液体对生物质原料组分的溶解及选择性分离[D]. 许爱荣.兰州大学 2010
硕士论文
[1]天然纤维素超微结构层次及不同内切纤维素酶降解特异性的研究[D]. 陈玉.山东大学 2017
[2]红麻杆人造板制备及性能研究[D]. 郑鹏程.青岛大学 2013
[3]微波辐照法韧皮纤维的制取及非热效应研究[D]. 包肖婧.青岛大学 2013
[4]低温等离子体技术在苎麻脱胶中的应用[D]. 王玲.苏州大学 2013
[5]石墨烯纳米复合材料修饰离子液体碳糊电极测定小分子的研究[D]. 王秀振.青岛科技大学 2012
[6]大麻微波辐照脱胶工艺及机理研究[D]. 韩国军.青岛大学 2011
[7]盐胁迫红麻叶片差异蛋白质组学及其抗氧化酶活性的分析[D]. 陈涛.福建农林大学 2011
[8]植物纤维原料化学成分定量分析方法研究[D]. 娄江涛.青岛大学 2010
[9]木质纤维素酸水解研究[D]. 张军伟.江南大学 2008
[10]罗布麻超声波脱胶工艺研究[D]. 杨英贤.青岛大学 2006
本文编号：3360050
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