细菌纤维素的制备及结构与性能研究

论文摘要

选择木醋杆菌为实验菌种,研究各种发酵培养条件和培养基成分对其合成细菌纤维素的影响规律,确定了最佳工艺条件。首次以西瓜汁为培养基合成细菌纤维素,取得了较为理想的效果。采用各种仪器和方法研究细菌纤维素的结构和性质。扫描电子显微镜表明合成产物具有超微细网状结构;元素分析结果表明合成产物中C、H、O元素的含量符合纤维素中各元素含量;红外光谱表明产物中含有的基团与纤维素结构相符合;X-射线衍射测试了细菌纤维素的晶体结构;热失重分析法研究了其热性能。测定了木醋杆菌合成细菌纤维素的持水性能及对金属离子的吸附性,结果表明合成产物具有极好的吸水持水特性,对Cu2+有较强的吸附性能。细菌纤维素在适当的条件下可溶解于LiCl/DMAC、NMMO·H2O溶剂体系及纯甲酸中,不溶于氢氧化钠/尿素、氢氧化钠/硫脲、氢氧化锂/尿素溶剂体系。将NMMO溶解的细菌纤维素处理到涤纶织物上,织物的亲水性能和抗静电性能得到很大改善,且处理效果具有一定的耐洗性。但同时涤纶织物的物理机械性能也受到了不同程度的影响,其中透气性、白度均有所下降,断裂强力、撕破强力变化不大。细菌纤维素具有许多独特的性能,本文研究为拓宽其在纺织品上的应用奠定了基础,为涤纶织物的亲水整理开辟了新的研究领域。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 细菌纤维素的结构
• 1.2 细菌纤维素的性质
• 1.2.1 高纯度
• 1.2.2 超细性
• 1.2.3 超强性能和形状可塑性
• 1.2.4 高亲水性和透水透气性
• 1.2.5 良好的生物适应性和可降解性
• 1.2.6 生物合成的可调控性
• 1.2.7 其它性质
• 1.3 细菌纤维素的生物合成
• 1.3.1 细菌纤维素的生产菌
• 1.3.2 细菌纤维素的生物合成途径
• 1.3.3 细菌纤维素的发酵培养基
• 1.3.3.1 碳源
• 1.3.3.2 氮源
• 1.3.3.2 有机酸
• 1.3.3.3 其它增效因子
• 1.3.4 细菌纤维素的发酵培养条件
• 1.3.4.1 氧分压和二氧化碳浓度
• 1.3.4.2 PH值
• 1.3.4.3 发酵温度
• 1.3.4.4 发酵时间
• 1.3.5 细菌纤维素的发酵培养方式
• 1.3.5.1 静态发酵
• 1.3.5.2 动态发酵
• 1.4 细菌纤维素的应用
• 1.4.1 医用材料
• 1.4.2 食品工业
• 1.4.3 造纸工业
• 1.4.4 高级音响设备振动膜
• 1.4.5 纺织工业
• 1.4.5.1 无纺布
• 1.4.5.2 亲水性织物
• 1.4.6 其它应用
• 1.5 本论文的研究目的、意义及主要研究内容
• 1.5.1 研究目的和意义
• 1.5.2 主要研究内容
• 第二章 木醋杆菌合成细菌纤维素的工艺研究
• 2.1 引言
• 2.1.1 细菌纤维素的种子及发酵培养基
• 2.1.2 细菌纤维素的发酵条件
• 2.1.3 细菌纤维素的发酵培养方式
• 2.2 实验材料、药品及仪器
• 2.2.1 实验材料
• 2.2.2 实验药品
• 2.2.3 实验仪器
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 培养基配方
• 2.3.2 细菌纤维素的合成方法
• 2.3.2.1 冷冻干燥菌种的恢复培养
• 2.3.2.2 斜面菌种的活化
• 2.3.2.3 种子培养
• 2.3.2.4 发酵培养
• 2.3.3 细菌纤维素的提取及处理方法
• 2.3.4 木醋杆菌发酵生产细菌纤维素的研究
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 木醋杆菌静置发酵合成细菌纤维素的研究
• 2.4.1.1 碳源的选择
• 2.4.1.2 氮源的选择
• 2.4.1.3 碳源、氮源和有机酸含量的确定
• 2.4.1.4 无机盐含量的确定
• 2.4.1.5 乙醇含量对细菌纤维素产量的影响
• 2.4.2.6 琼脂对细菌纤维素产量的影响
• 2.4.2 木醋杆菌振荡发酵合成细菌纤维素的研究
• 2.4.2.1 种龄对细菌纤维素产量的影响
• 2.4.2.2 接种量对细菌纤维素产量的影响
• 2.4.2.3 发酵培养基液面积/液体积对细菌纤维素产量的影响
• 2.4.2.4 初始PH值对细菌纤维素产量的影响
• 2.4.2.5 发酵温度对细菌纤维素产量的影响
• 2.4.2.6 发酵时间对细菌纤维素产量的影响
• 2.4.2.7 葡萄糖浓度对细菌纤维素产量的影响
• 2.4.2.8 不同氮源对细菌纤维素产量的影响
• 2.4.2.9 柠檬酸浓度对细菌纤维素产量的影响
• 2.4.2.10 无机盐含量对细菌纤维素产量的影响
• 2.4.2.11 乙醇含量对细菌纤维素产量的影响
• 2.4.2.12 琼脂对细菌纤维素产量的影响
• 2.4.3 木醋杆菌西瓜汁发酵合成细菌纤维素的研究
• 2.4.3.1 接种量对细菌纤维素产量的影响
• 2.4.3.2 发酵培养基液面积/液体积对细菌纤维素产量的影响
• 2.4.3.3 初始PH值对细菌纤维素产量的影响
• 2.4.3.4 培养温度对细菌纤维素产量的影响
• 2.4.3.5 培养时间对细菌纤维素产量的影响
• 2.5 本章小结
• 第三章 细菌纤维素的结构与性质研究
• 3.1 实验材料、药品及仪器
• 3.1.1 实验材料
• 3.1.2 实验药品
• 3.1.3 实验仪器
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 细菌纤维素的形态观察
• 3.2.2 定性观察细菌纤维素
• 3.2.3 扫描电镜观察
• 3.2.4 元素分析
• 3.2.5 红外光谱分析
• 3.2.6 X-射线衍射
• 3.2.7 细菌纤维素的持水性分析
• 2+的吸附性'>3.2.8 细菌纤维素对Cu²⁺的吸附性
• 3.2.9 细菌纤维素的溶解性
• 3.2.10 热重分析
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 细菌纤维素的形态观察
• 3.3.2 定性观察细菌纤维素
• 3.3.3 扫描电镜观察
• 3.3.4 元素分析
• 3.3.5 红外光谱
• 3.3.6 X-射线衍射
• 3.3.7 细菌纤维素的持水性
• 3.3.8 细菌纤维素对金属离子的吸附性
• 3.3.9 细菌纤维素的溶解性
• 3.3.9.1 细菌纤维素在LIC1/DMAC溶剂体系中的溶解性能
• 3.3.9.2 细菌纤维素在NMMO溶液中的溶解性能
• 3.3.9.3 细菌纤维素在其它溶剂中的溶解性能
• 3.3.10 热重分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 细菌纤维素对涤纶织物的亲水整理初探
• 4.1 前言
• 4.1.1 涤纶织物的亲水整理
• 4.2 实验材料及仪器
• 4.2.1 实验材料
• 4.2.2 实验药品
• 4.2.3 实验仪器
• 4.3 实验方法
• 4.3.1 细菌纤维素的整理工艺
• 4.3.2 涤纶织物的亲水性
• 4.3.3 涤纶织物的抗静电性能
• 4.3.4 涤纶织物的透气性
• 4.3.5 涤纶织物的强力
• 4.3.6 涤纶织物的白度
• 4.3.7 耐久性测试
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 细菌纤维素对涤纶织物亲水性的影响
• 4.4.2 细菌纤维素对涤纶织物抗静电性能的影响
• 4.4.3 细菌纤维素对涤纶织物透气性的影响
• 4.4.4 细菌纤维素对涤纶织物强力的影响
• 4.4.5 细菌纤维素对涤纶织物白度的影响
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果
• 致谢