玉米秸秆-PVA复合气凝胶的制备及其吸附性能研究

以玉米秸秆为原料,用溴化锂和聚乙烯醇(PVA)溶液将其溶解,制备玉米秸秆-PVA复合气凝胶。采用正交试验法对制备工艺进行优化,并通过FT-IR、吸附率等手段对气凝胶的相关性能进行表征。结果表明：复合气凝胶的优化制备工艺条件为：固液质量比(秸秆∶混合溶液)为1∶100,PVA添加量与秸秆的质量比为100∶15,PVA浓度为5%,溴化锂浓度为66%,溴化锂溶液和PVA的质量比为13.85∶1。该工艺下所制得的复合气凝胶密度低至0.026 8 g/cm³,比表面积为175.00 m²/g,对废弃机油的最大吸附倍率为35.01 g/g。制备过程中,纤维素的氢键被破坏,PVA与纤维素之间通过氢键连接。复合气凝胶的密度越小,其吸油率越大。复合气凝胶具有全范围内的孔径,且大部分孔径处于介孔范围内,因此有利于对大分子污染物的吸附。     

海藻酸钠/纤维素复合微球的制备及性能表征

以短绒棉浆为原料,在NaOH/尿素溶剂体系中将纤维素与海藻酸钠按比例混合,采用溶胶凝胶转相法制备系列海藻酸钠/纤维素复合微球(SACCM),并探讨了SACCM对水相中磷酸根离子的吸附能力。采用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和激光粒度分析仪等对复合微球的结构和性能进行了分析。研究结果表明:系列复合微球均成球形,平均粒径约为360μm,微球均表现为具孔的三维网状结构,孔径2～5μm;通过FT-IR谱图可以看出,纤维素未与海藻酸钠发生化学反应,而是通过物理复合成球。吸附实验结果表明:复合微球对水相中磷酸根均具有较强的吸附性能,且吸附能力随着海藻酸钠质量分数的增加而变强,当海藻酸钠质量分数20%(SACCM20)时,对磷酸根的吸附性能最强,吸附效率可达到85.58%。     

竹炭陶的制备及其气体吸附和调湿性能

基于开发和利用生物质竹炭材料,以竹炭粉、凹凸棒、硅藻土等为原料,制备竹炭陶瓷复合材料,从而避免传统炭吸附材料易碎和粉尘污染的缺点。首先,将原料通过陶瓷造粒工艺制备成直径为2~5 mm的小球;然后,在N 2气氛中1250℃下烧结为竹炭陶小球,并对其结构和吸附性能进行了研究。XRD测试结果表明,竹炭陶瓷复合材料在烧结前后并未改变竹炭陶晶体结构。原料的SEM测试结果表明,竹炭粉在微观结构上存在1μm左右的大孔,其中硅藻土的微观形貌为多孔圆盘状结构,圆盘的直径分布在20~50μm,孔道直径在0.1~1.2μm;竹炭陶的SEM测试结果表明,断面结构疏松多孔,经过复合和烧结后,仍然保持了原有的孔道结构,保障了竹炭陶的吸附性能。BET法测试结果表明,竹炭陶的比表面积达到118.54 m^2/g。吸附性能测试表明,竹炭陶对水分吸附率达到22.0%,对甲醛、氨气及硫化氢等有害气体的吸附率分别达到87.7%,94.6%和96.3%。实验结果表明,竹炭陶具有良好的吸湿和气体吸附性能,是一种良好的空气净化材料,在室内环境和水处理等方面具有广阔的应用前景。     

马尾藻粉实验室制备方法研究及营养成分测定

以马尾藻为研究对象,研究了其制备方法及其营养成分的测定,结果表明:自然热风配合干燥、物料长度小于10mm、含水率低于8%、填充率30%、粉碎4min为最佳制备条件;藻粉表面盐含量为37.29%、干物质91.12%、粗蛋白8.78%、粗脂肪0.76%、钙3.16%、磷0.0013%。     

超疏水磁性纤维素气凝胶的制备及其吸油性能

以水溶性的甲基纤维素和磁性Fe_3O_4纳米粒子为原料,经过共混、环氧氯丙烷交联及冷冻干燥等过程制备了磁性纤维素气凝胶,并进一步以十六烷基三甲氧基硅烷(HDTMS)为改性剂,通过化学气相沉积法对气凝胶进行改性,得到超疏水磁性纤维素气凝胶材料。采用扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)和光学接触角测量仪对气凝胶的结构性能进行表征分析,结果表明所制备的气凝胶具有三维贯通的多孔网络结构,表面改性没有改变气凝胶的微观结构;经HDTMS修饰后的磁性纤维素气凝胶具有超疏水和超亲油性能(水接触角为150.4°,油接触角为0°)。气凝胶展现出良好的油/水选择性和较高的油吸附能力,对多种油品和有机溶剂的吸附量达到45～98 g/g;吸油后的气凝胶可通过磁铁快速回收。气凝胶具有可多次循环使用的性能,循环使用30次后吸附能力仍然保持在80%以上,可以通过简单的力学挤压把吸附的油挤出来,使得废油的回收利用过程变得简单,同时也有利于节约吸附材料,降低油水分离成本。     

MCC接枝PVA/可溶性淀粉保鲜膜的制备

为开发全生物降解聚乙烯醇/可溶性淀粉复合膜,以聚乙烯醇和可溶性淀粉为基材,D-山梨醇为增塑剂,柠檬酸为交联剂,硅烷化接枝后的微晶纤维素为增强相,制备得到高性能全生物降解复合膜。通过对复合膜的机械性能、结构形态等进行表征,探究微晶纤维素接枝率对复合膜吸水率、溶解度、透光率、水蒸气透过率以及保鲜等性能的影响规律。结果表明：当调制的主体膜液中聚乙烯醇与可溶性淀粉质量比为82.83∶17.17、D-山梨醇质量分数为12.39%、柠檬酸质量分数为8.95%,制备得到的复合膜水蒸气透过率未符合标准且耐水性较差,而接枝2%微晶纤维素的复合膜水蒸气透过率降低了27.38%,吸水率与溶解度分别降低了11.69%和7.99%,且透光率能达到90.5%;微晶纤维素与正硅酸乙酯配比为2∶4时接枝效果最佳;当微晶纤维素质量分数为2%时复合膜热稳定性最佳,在香蕉保鲜性上提高42.1%。综上,经过一定量的微晶纤维素接枝改性的复合膜满足保鲜膜相关标准,并且保鲜性能提升明显,可作为一种可靠的全生物降解保鲜膜。     

介孔氧化钛与海藻酸钠固定化木聚糖酶的对比研究

为了提高木聚糖酶在应用过程中的稳定性,以介孔氧化钛和海藻酸钠为载体,开展木聚糖酶固定化研究。氧化钛固定化木聚糖酶,考察了吸附时间、给酶量、温度和pH值对固定化的影响;海藻酸钠固定化木聚糖酶,考察了NaCl浓度、海藻酸钠浓度和硬化时间对固定化的影响。在此基础上,对比两种固定化木聚糖酶的稳定性。研究结果表明,优化的介孔氧化钛固定化条件为:固定化时间0.5 h,给酶量20.36 IU/g,温度65℃,pH值6.0,固定化木聚糖酶回收率为93.37%;优化的海藻酸钠固定化条件为:硬化时间2 h,氯化钙质量浓度为20 g/L,海藻酸钠质量浓度为35 g/L,温度65℃,pH值6.0,固定化木聚糖酶回收率为28.77%。相对于海藻酸钠固定化木聚糖酶和游离木聚糖酶,介孔氧化钛固定化木聚糖酶热稳定性和酸碱稳定性均优于海藻酸钠固定化木聚糖酶及游离木聚糖酶。     

芦苇半纤维素基水凝胶的制备及对重金属离子的高效吸附

以芦苇半纤维素为基材,丙烯酸(AA)为单体,N,N,N',N'-四亚甲基乙二胺(MBA)为交联剂,通过自由基聚合法制备出水凝胶材料,采用FT-IR对其结构进行表征,并考察了AA和+MBA用量、pH值、吸附时间和金属离子初始质量浓度对水凝胶吸附Pd2、Cd2+和Zn2+性能的影响,同时探讨了水凝胶对金属离子的吸附动力学和吸附机制。结果表明,AA用量、MBA用量和pH值对水凝胶的吸附性能均有较大影响,水凝胶对金属离子的吸附量随着pH值的增加而增大,1.0 g半纤维素中添加0.1 g MBA,9 g AA制得的水凝胶可在60 min内达到吸附平衡,金属离子溶液初始质量浓度为200 mg/L,Pb2+溶液pH值5.5,Cd2+、Zn2+溶液pH值6.5时,对Pd2+、Cd2+和Zn2+的最大吸附量可达699、521和265 mg/g。水凝胶吸附金属离子过程属于离子交换机制,吸附行为符合动力学准二级模型和Langmuir方程,该水凝胶经过吸附-解吸8次循环后,对金属离子仍有较高的吸附效率,Pd2+、Cd2+和Zn2+的吸附量仍达616、479和243 mg/g,回收率分别为96.7%、97.1%和97.6%。     

酯化改性木粉制备生物基塑料研究

以丁二酸酐和邻苯二甲酸酐两种酸酐按一定配比混合后作为酯化剂,4-二甲氨基吡啶为催化剂,二甲亚砜为分散介质,对胡桑枝条木粉进行改性,成功制备了具有较好热塑性和良好力学性能的注塑级生物基塑料。探讨了丁二酸酐占总酸酐物质的量百分比(简称酸酐配比)、反应温度、反应时间对生物基塑料力学性能的影响。采用三因素三水平的Box-Behnken设计方法,利用Design Expert软件得到回归方程的预测模型,并通过响应面分析,优化木粉酯化改性的工艺条件。最佳条件下混合酸酐改性制备的材料,其拉伸(酸酐配比18.79%,反应时间3.03 h,反应温度69.06℃)和弯曲(酸酐配比17.85%,反应时间3.12 h,反应温度68.11℃)强度分别达到30.13和41.32 MPa。     

酯化改性铁杉木屑制备重金属吸附剂及其吸附性能

木屑是一种常见的农林废弃物,来源广泛、价格低廉。木屑作为一种天然的生物质材料对水中的重金属离子有一定的吸附能力,但吸附效率较低。为提高木屑的吸附效率,实现农林废弃物的资源化利用,以铁杉木屑、2-氨基对苯二甲酸(2-ATP)、2-巯基丙酸(2-MPA)为原料,制备2-氨基对苯二甲酸改性铁杉木屑(AmS)和2-巯基丙酸改性铁杉木屑(MmS)两种酯化改性的新型吸附剂,并研究它们对溶液中Hg~(2+)的吸附性能。考察Hg~(2+)初始浓度、溶液p H、干扰离子以及吸附时间等对吸附性能的影响,结果表明:两种吸附剂在pH 4～8时具有较高的吸附性能,在pH 5时,AmS和MmS吸附剂的最佳吸附效率分别为93.3%和95.5%;当溶液中存在0.2 mol/L的干扰离子Ca~(2+)时,AmS和MmS吸附剂的吸附效率仍能维持在70.4%和73.4%;吸附剂的动态吸附行为均符合伪二级动力学模型,速率控制步骤为化学吸附过程,能够在60 min内快速到达吸附平衡;吸附剂的等温吸附曲线均符合Langmuir模型,为单分子层吸附。吸附试验表明,298 K时AmS和MmS吸附剂对Hg~(2+)的最大吸附容量分别为121.8和149.1 mg/g,远高于改性前的铁杉木屑(5.6 mg/g),具有良好的应用前景。     

大豆蛋白基复合凝胶球对亚甲基蓝的吸附研究

以绿色天然高分子大豆蛋白和海藻酸钠为原料，采用双交联技术，制备了大豆蛋白基复合凝胶球。采用扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）、Zeta电位分析、傅立叶变换红外光普（FTIR）和X射线光电子能谱（XPS）表征了大豆蛋白基复合凝胶球组成和微观结构，并进一步研究了其对亚甲基蓝染料吸附性能。结果表明：大豆蛋白基复合凝胶球为多孔纳米结构，凝胶球表面Zeta电位随溶液环境pH值升高降低，弱碱性环境（pH=8）有利于吸附带正电荷亚甲基蓝染料分子。大豆蛋白基复合凝胶球对亚甲基蓝具有优良的吸附能力，最大脱除效率可达91%，吸附行为符合准二级动力学模型和langmuir等温吸附模型。Langmuir吸附模型计算出的最大吸附容量可达596 mg/g。大豆蛋白基复合凝胶球表现出良好的再生循环使用性能。     

甲基丙烯酸化木质素磺酸钙/聚丙烯酰胺复合水凝胶的制备与性能研究

以木质素磺酸钙(CLS)为原料,通过化学改性制备了甲基丙烯酸化木质素磺酸钙(MLS),然后以MLS为交联剂与丙烯酰胺(AM)、聚乙二醇6000通过一步自由基聚合反应制备了具有半互穿网络结构的MLS/PAM复合水凝胶。通过红外光谱表征了其结构,并分析了其机械性能、吸水性能及吸附性能。研究结果表明:在该MLS/PAM复合水凝胶中MLS作为化学交联剂与丙烯酰胺通过自由基聚合形成化学交联网络,聚乙二醇6000作为线性聚合物穿插于化学交联网络中形成半互穿网络结构。性能分析发现:MLS/PAM半互穿网络复合水凝胶具有优异的压缩性能和吸水溶胀性能,且随着MLS用量由5%增加到15%,复合水凝胶在压缩应变为87.5%时的压缩应力由2.39MPa增加到3.74MPa,含凝胶量从37.06%增加到40.81%,平衡溶胀率从23.1 g/g降低至17.9 g/g。此外,MLS/PAM半互穿网络复合水凝胶对有机染料亚甲蓝的吸附能力随着MLS用量的增加而增加。     

玉米芯改性吸附剂对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能研究

高浓度的Cr(Ⅵ)已成为生态环境的主要污染源,为探索廉价高效的Cr(Ⅵ)处理技术,使用磷酸对玉米芯进行热改性处理,研究pH、投加量、振荡时间和Cr(Ⅵ)初始浓度等因素对于吸附效果的影响,并对改性前后的吸附性能进行对比分析。结果表明:较低的pH有利于吸附的进行,pH=1条件下,改性玉米芯对Cr(Ⅵ)的吸附效果最佳,去除率达到89.6%;随着投加量增加,吸附效果逐渐提高。吸附过程在80min左右基本达到平衡,满足准二级吸附动力学模型;吸附等温线满足Freundlich与Langmuir方程,相关系数均达到0.999;吸附过程为吸热过程,随着温度的上升,吸附容量逐渐增大。相同实验条件下,对于10mg/L的Cr(Ⅵ)溶液,投加20g/L的玉米芯,改性处理将去除率提高22.8%,改性处理后玉米芯对Cr(Ⅵ)的吸附性能得到明显提升。     

各向异性PVA木基水凝胶的制备及其铜离子吸附性能

针对传统水凝胶生成的聚合物网络通常为各向同性,存在机械强度差、刚度低等问题。本研究以巴沙木为原料,通过冰模板法和淬火法,在定向排列的脱木素纤维素骨架中构筑具有纤维取向的聚乙烯醇(PVA)微纳网络,构建用于高效吸附水中铜离子的高强度各向异性PVA木基水凝胶(PWH),结合扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱、X射线衍射、电子万能力学试验机表征复合水凝胶的形态结构和性能。实验结果表明：脱木质素工艺可以增加木质纤维的结晶度,PVA成功复合后保留了木材各向异性纤维骨架,脱木质素2 h的水凝胶(PWH-2)综合性能最优;PWH-2在5%应变下循环压缩80次后,样品能量损耗仅为0.022 8 MPa/mm,高度保持率高达97.37%,具有优异的抗压强度和弹性;PWH-2定向排列的多孔结构有助于铜离子在其内部迁移,提高吸附性能,在25℃、pH 5、铜离子质量浓度40 mg/L的模拟废液中,对铜离子的吸附率可达77.27%,经4次循环利用对铜离子的吸附率仍可达40.11%。动力学和等温线研究结果表明,PWH-2吸附铜离子过程满足拟一级动力学模型,遵循Langmuir等温线模型。该研究为构建高效可持续吸附重金...     

纳米纤维素基吸油气凝胶的制备及性能

以竹粉为原料制备纳米纤维素基体材料,以聚乙烯醇(PVA)为增强相,在酸性环境下采用冷冻干燥法制得PVA/CNFs(纳米纤维素)复合气凝胶;采用三甲基氯硅烷(TMCS)对其进行疏水改性处理,随后将其浸渍到还原氧化石墨烯(r GO)悬浮液中,最终制得疏水型r GO/PVA/CNFs复合气凝胶;通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、拉曼光谱(Raman)、接触角(CA)和吸油性能测试,对所制气凝胶的微观形貌、化学结构、疏水性能及吸油性能进行表征。结果表明:制得的复合气凝胶密度为6.78 mg/cm3,具有均匀的三维网状多孔结构,且孔洞结构表面均被石墨烯片层覆盖;经过TMCS疏水处理后,在气凝胶表面形成疏水层结构。FT-IR和Raman分析表明,TMCS疏水改性处理并未改变PVA/CNFs复合气凝胶的化学结构。经疏水处理后气凝胶与水的接触角为138°左右,吸油倍率为78 g/g左右,且吸附过程迅速,饱油后也能悬浮于溶液表面,便于回收再利用。     

锆交联葡甘聚糖凝胶球的制备及吸附性能

利用锆氧离子交联羧甲基葡甘聚糖制得了新型交联羧甲基葡甘聚糖-锆(CMKGM-Zr)凝胶球,通过扫描电镜对凝胶球的结构进行了表征,利用红外光谱分析吸附反应前后凝胶球的变化。研究了凝胶球对苯甲酸的吸附性能,分别考察了吸附时间、pH值对吸附的影响,进而根据凝胶球对苯甲酸的吸附等温线,计算了吸附过程的热力学参数,对实验数据进行了拟合。结果表明,以质量分数为2.0%的羧甲基葡甘聚糖和2.0%的锆氧离子溶液制备的凝胶球为白色几何形状不规则的空心球,凝胶球机械强度为15.3 g,吸附苯甲酸后ZrO2+与苯甲酸的—COO-发生了反应。在298 K下,pH值为4.5的初始质量浓度为200 mg/L的苯甲酸溶液中CMKGM-Zr对苯甲酸的吸附反应在4 h时达平衡,吸附量最高达79.964 2 mg/g。Freundlich方程适用于所研究的吸附体系,吸附驱动力是焓变和熵变。     

陶瓷纸的制备

陶瓷纸是采用有机—无机复合的方法,经水解、原生态的硅溶胶多次浸渍而制备,避免了使用昂贵的有机金属化合物,降低了成本。并具有高强度、阻燃、耐水等特性。其制备方法如下:首先将纸张浸渍于质量百分比浓度为2%-15%的聚乙烯醇高分子溶液中,使纸张的质量增加20%-30%,并置于50℃-80℃下烘干。制备硅溶胶是将正硅酸乙酯、无水乙醇、蒸馏水按10∶20∶2-8的体积比混合均匀,在搅拌条件下滴加浓氨水,并调节PH值为9-11,然后在完全密封下搅拌2至8小时得到硅溶胶。将经聚乙烯醇高分子溶液浸渍的纸张再置于硅溶胶溶液中浸渍2至5分钟后,置于50℃-80℃…     

硅溶胶与GU/GMU树脂复合改性橡胶木的性能

【目的】采用硅溶胶与乙二醛-尿素(GU)/乙二醛-三聚氰胺-尿素(GMU)树脂混合溶液浸渍处理橡胶木,探究改性剂种类和浓度对橡胶木物理力学性能和热稳定性的影响,以扩大橡胶木的应用范围,提升橡胶木的附加值。【方法】以乙二醛、三聚氰胺和尿素为主要原料,分别合成GU、GMU树脂,与硅溶胶以不同比例配制成均一稳定的水溶性混合溶液。采用混合溶液浸渍处理橡胶木,并与硅溶胶改性橡胶木的增重率、尺寸稳定性和力学性能进行比较,通过热重(TG)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和场发射扫描电子显微镜-X射线能谱仪(FESEM-EDS)等手段,分析改性材的热性能、化学分子结构变化和微观构造。【结果】1)混合溶液改性材的增重率和尺寸稳定性随改性剂浓度增加而增大,当改性剂浓度相同时,S-GMU改性材的增重率和尺寸稳定性优于S-GU改性材; S-20%GMU改性材的增重率(28.32%)和抗胀缩率(42.02%)最大,相比S-20%GU改性材分别提高16.98%和14.40%。2)混合溶液改性材的抗弯强度随增重率增大而增加,S-20%GMU改性材的抗弯强度(114.96 MPa)相比S-20%GU改性材提高11.97%,弹性模量变化不大。3) S-GMU混合溶液起到稳定木材残留物的作用,S-GMU改性材热稳定性增强,S-20%GMU改性材残灰率分别是素材、硅溶胶改性材和S-20%GU改性材的5.25、1.20和1.12倍。4) S-GMU改性材在470 cm~(-1)和1 110 cm~(-1)附近出现Si—O—Si键和C—O—C醚键,说明硅溶胶和GMU树脂能够进入木材;同时,改性材在1 656 cm~(-1)和1 510 cm~(-1)处波峰强度下降,说明改性材的木质素和碳水化合物发生一定程度降解,其中S-20%GMU改性材降解程度最低。5)改性剂成功渗透并沉积在木材细胞腔和细胞壁中,S-20%GMU改性材中Si元素较多,Si元素与混合溶液分布均匀,改性剂浸渍效果更好; S-20%GMU改性材中N元素含量增多,说明GMU树脂能够进入木材。【结论】1)硅溶胶与GU/GMU树脂混合溶液浸渍处理橡胶木的增重率、尺寸稳定性和力学性能均优于硅溶胶改性材,且相同质量分数S-GMU改性材的性能优于S-GU改性材; 2)硅溶胶和GMU树脂成功渗透并沉积在木材细胞腔和细胞壁中,S-GMU混合溶液起到稳定木材残留物的作用,S-GMU改性材热稳定性增强。     

大孔树脂提纯竹叶黄酮的吸附解吸动力学研究

通过对4种大孔吸附树脂吸附率及解吸率的测定,确定最佳型号树脂;通过静态和动态吸附解吸动力学研究,确定大孔树脂吸附法分离竹叶黄酮的最佳工艺条件。结果表明,AB-8型大孔树脂吸附量大,易于洗脱,纯化分离效果好。获得最佳分离纯化工艺参数为：上柱溶液pH为5．0,以1．0mL/min的吸附流速上样,用4倍床体积的60％乙醇以1．5mL／min洗脱速率洗脱。该工艺生产的竹叶黄酮纯度达到54．16％。     

牡蛎壳改性花生壳生物炭吸附去除水体中的磷

基于牡蛎壳富含碳酸钙成分,采用800℃高温改性方法制备牡蛎壳改性花生壳生物炭,考察了其对溶液中磷的吸附性能。实验结果表明:牡蛎壳改性后的花生壳生物炭对磷的吸附量显著高于未改性的花生壳生物炭。溶液初始磷浓度为200mg/L,添加0.02g的生物炭,在25℃下反应48h后,牡蛎壳改性花生壳生物炭磷吸附容量为197.3mg/g,约为未改性花生壳生物炭的17倍。