秸秆组分的分离及阳离子化改性、应用性能研究

论文摘要

秸秆是地球上最丰富、最廉价的可再生资源,主要由纤维素、半纤维素和木质素组成,对三组分资源的分离和综合利用是生物质资源开发利用的一个重要研究内容。本文采用过氧化氢在氢氧化钠的稀溶液条件下对秸秆进行预处理获得了纤维素,使用乙醇对滤液进行沉淀析出了半纤维素,将剩余的滤液调节pH值到1.5以下,沉淀析出了木质素,实现了秸秆中三组分的分离,分离出的纤维素比率为58％,半纤维素的比率为16.6％,木质素的比率为8.1％。本文以农作物秸秆中分离出的纤维素为原料,以异丙醇和水作为溶剂,3-氯-2-羟基丙基三甲基氯化铵（CTA）作为阳离子化试剂,合成了阳离子改性絮凝剂。研究结果表明纤维素阳离子化改性的较佳工艺条件是：反应时间3h, n（NaOH）:n（CTA）=2/1, n（CTA）: n（Cellulose）=1/6,异丙醇／水为84％时,阳离子化试剂的利用率较高为46.2％,此时纤维素的阳离子化度为0.12。将阳离子化后的纤维素应用于酸性蓝324染料废水的絮凝,在pH为6,絮凝时间30min,絮凝剂加入量为0.8g/L的条件下,阳离子化纤维素的絮凝效果可达96％以上。以木质素为原料,以水作为溶剂,NaOH作为催化剂,3-氯-2-羟基丙基三甲基氯化铵作为阳离子化试剂,合成了阳离子化木质素。研究结果表明木质阳离子化改性的较佳工艺条件是：木质素用量5g,反应时间5h,碱的用量n（NaOH）:n（CTA）=1.5, CTA用量3mol/kg的条件下,原料的接枝率达到了0.31gGTA/1.0g木质素,阳离子化试剂的利用率为51.5％。将其应用于0.1g/L C.I. Reactive Red 24、Reactive light yellow 6G、C.I. Reactive Blue 19三种废水的絮凝,发现絮凝剂投加量分别为0.3g/L、0.2g/L、0.1g/L的条件下,脱色率均可达91％以上。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 文献综述
• 1.1 秸秆的组成和主要性质
• 1.1.1 纤维素的结构和性质
• 1.1.2 半纤维素的结构和性质
• 1.1.3 木质素的结构和性质
• 1.2 秸秆的利用现状
• 1.3 阳离子型有机高分子絮凝剂的发展现状
• 1.3.1 絮凝机理
• 1.3.2 合成阳离子型有机高分子絮凝剂
• 1.3.3 天然高分子阳离子化絮凝剂
• 1.3.3.1 阳离子改性淀粉絮凝剂
• 1.3.3.2 阳离子改性壳聚糖絮凝剂
• 1.3.3.3 植物胶类絮凝剂
• 1.3.3.4 木质素絮凝剂
• 1.4 本论文的设计思想
• 2 秸秆组分的分离研究
• 2.1 试剂与仪器
• 2.1.1 化学试剂
• 2.1.2 实验仪器设备
• 2.2 秸秆原料分析及三大组分分离
• 2.2.1 秸秆的元素分析
• 2.2.2 秸秆的SEM电镜图
• 2.2.3 秸秆中分离纤维素、半纤维素、木质素的方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.2 秸秆的SEM电镜图
• 2.3.3 秸秆中纤维素、半纤维素、木质素的分离
• 2.3.4 纤维素、半纤维素、木质素的结构表征
• 2.4 小结
• 3 纤维素的阳离子化改性及其应用性能实验
• 3.1 试剂与仪器
• 3.1.1 化学试剂
• 3.1.2 实验仪器设备
• 3.2 纤维素的阳离子化改性
• QC)的测定--凯氏定氮法'>3.2.1 阳离子化纤维素取代度(DS_QC)的测定--凯氏定氮法
• 3.2.2 CTA的利用率和纤维素接枝率的计算
• 3.2.3 结构表征
• 3.3 季铵型阳离子纤维素对酸性蓝324的絮凝性能
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 纤维素的阳离子化实验
• 3.4.2 交实验综合考察影响因素
• QC的影响'>3.4.2.1 碱的加入量对CTA转化率及纤维素DS_QC的影响
• QC的影响'>3.4.2.2 溶剂的配比对CTA转化率及纤维素DS_QC的影响
• QC的影响'>3.4.2.3 反应时间对CTA转化率及纤维素DS_QC的影响
• 3.4.2.4 醚化剂的用量对CTA转化率及纤维素DSQc的影响
• 3.4.3 纤维素和阳离子纤维素的红外光谱图
• 3.4.4 阳离子纤维素的絮凝研究
• 3.5 小结
• 4 木质素的阳离子化改性及应用性能研究
• 4.1 试剂与仪器
• 4.1.1 化学试剂
• 4.1.2 实验仪器设备
• 4.2 木质素的阳离子化改性实验
• 4.2.1 木质素的分离与纯化
• 4.2.2 木质素的阳离子化方法
• QC)的测定--凯氏定氮法'>4.2.3 阳离子化木质素取代度(DS_QC)的测定--凯氏定氮法
• 4.2.4 CTA的利用率和木质素的接枝率的计算
• 4.3 性能测定
• 4.3.1 红外吸收光谱
• 4.3.2 紫外吸收光谱
• 4.3.3 溶解性及溶解度的测定
• 4.3.4 阳离子化木质素对活性染料的絮凝实验
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 木质素的阳离子化改性
• 4.4.2 碱用量对CTA的利用率及木质素接枝率的影响
• 4.4.3 反应温度对CTA的利用率及木质素接枝率的影响
• 4.4.4 反应时间对CTA的利用率及木质素接枝率的影响
• 4.4.5 CTA用量对CTA的利用率及木质素接枝率的影响
• 4.4.6 红外吸收光谱图
• 4.4.7 紫外吸收光谱
• 4.4.8 溶解性及溶解度的测定
• 4.4.9 阳离子化木质素的絮凝实验
• 4.4.10 纤维素和木质素反应活性比较
• 4.5 小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢