低品质纤维制备微纤化纤维素的研究

以造纸浆渣作为原材料,用高碘酸钠氧化法制备二醛基纤维素(DAC),并利用响应面法优化了DAC的制备工艺,最后对二醛基纤维素进行高压均质化处理得到了微纤化纤维素(MFC)。实验结果表明:在反应温度48℃,氧化剂用量50%,反应时间176 min的最优工艺条件下制备的DAC醛基达到947.38μmol/g。高压均质处理60 min得到的MFC平均粒径为532 nm,结晶度为27.13%,仍然保留有纤维素的基本结构,但热稳定性有所降低。在纸浆中添加5%的MFC可使纸页的抗张强度和耐破指数分别提高了81.40%和47.41%,透气度下降约50%,不透明度稍有提高。     

端氨基超支化聚合物接枝双醛基纳米纤维素的 制备及其对Ni2+的吸附

通过聚合反应制得一种端氨基超支化聚合物(HBP-NH_2),并以桉木浆为原料,经超声波辅助-TEMPO氧化制得羧基化纳米纤维素(CNC)、再经高碘酸钠氧化制得双醛基纳米纤维素(DNC),最后利用HBP-NH_2对DNC进行氨基化改性,得到端氨基超支化聚合物接枝双醛基纳米纤维素(HBPN-DNC),并对反应条件进行优化,当10%的HBP-NH_2溶液加入量为10 mL,反应温度为70℃,反应时间为4 h时N元素质量分数最高,达到6.0%。采用多种方法对纳米纤维素的结构和性能进行了表征,结果表明:氨基成功地接枝到了纳米纤维素链上,使得分子链变长,HBPN-DNC的热稳定性提高。HBPN-DNC对Ni(II)的吸附性能研究表明:室温条件下,当HBPN-DNC吸附剂用量为0.1 g,溶液初始质量浓度为500 mg/L且pH值为5.0的条件下吸附3 h,吸附量为150.21 mg/g。吸附过程符合准二级动力学吸附模型和Langmuir等温吸附模型,说明其吸附过程主要为单分子层的化学吸附。     

端氨基纳米纤维素的制备及对Pb(Ⅱ)的吸附性能研究

以桉木浆为原料,经TEMPO氧化制得羧基化纳米纤维素(CNC)、再经高碘酸钠氧化制得双醛基纳米纤维素(DANC),最后利用二乙烯三胺(DETA)通过席夫碱反应对其进行氨基化改性,得到端氨基纳米纤维素(ANCC)。采用多种方法对纳米纤维素的结构和性能进行了表征,结果表明:DANC含醛基为2.95 mmol/g,ANCC含氨基为1.7 mmol/g,DETA上的氨基成功地接枝到了纳米纤维素链上,使得分子链变长,ANCC的热稳定性提高。ANCC对Pb(Ⅱ)的吸附性能研究表明:室温条件下,当ANCC吸附剂用量为0.1 g,溶液初始质量浓度为400 mg/L且p H值为5.0的条件下吸附3 h,吸附量为210.15 mg/g。吸附过程符合准二级动力学吸附模型和Langmuir等温吸附模型,说明其吸附过程主要为单分子层的化学吸附。     

不同活化方法对微晶纤维素结构和氧化反应性能的影响

分别采用超声波与碱润胀对微晶纤维素进行活化,比较了两种方法对微晶纤维素(MCC)超分子结构和物理特性的影响,并通过与高碘酸钠的反应分析了不同活化方法对微晶纤维素选择性氧化性能的影响,初步探讨了其作用机理。结果表明,超声波作用后微晶纤维素的晶型没有发生改变,晶粒尺寸基本不变,但是超声波能使纤维素分子中的氢键受到破坏,结晶度下降,结构变得疏松,表面和内部结构受到一定的损伤,比表面积和可及度增大,反应活性提高;碱润胀后,微晶纤维素的晶型发生了改变,为纤维素Ⅰ型和Ⅱ型的混合体,但碱润胀有消晶的作用,使晶区发生破裂,晶粒尺寸大幅度下降,比表面积显著增加。两种活化方法都能显著提高纤维素的选择性氧化性能,超声波和碱润胀活化后氧化纤维素(DAC)的醛基含量分别由未活化时的71.3 %提高到85.0 %和88.8 %。     

聚乙烯亚胺-纤维素的合成及对胆红素吸附性能

以聚乙烯亚胺(PEI)为功能基团、微晶纤维素(MCC)为载体通过环氧氯丙烷将PEI接枝到MCC上,制得功能高分子吸附材料PEI-MCC,通过红外光谱、元素分析、X射线衍射对PEI-MCC进行结构表征;测定其对胆红素的吸附性能。结果表明PEI-MCC的合成条件为:在N2保护下,环氧化纤维素(EC)与PEI的质量比为1∶6,反应介质为pH值11的氢氧化钠水溶液40 mL,反应温度70℃,反应时间12 h;过滤产物,水洗至中性,40℃真空干燥24 h,得微黄色固体粉末PEI-MCC,此时结晶度为78.36%,含氮量5.27%。静态吸附测得PEI-MCC对胆红素吸附容量为9.23 mg/g,吸附达平衡的时间为4 h。     

胶原-单宁树脂对水体中Pb(Ⅱ)的吸附特性研究

牛皮经胃蛋白酶水解后提取胶原,通过胶原-黑荆树单宁-醛反应制备了胶原-单宁树脂(C-TR)吸附材料,并系统研究了其对水体中Pb(Ⅱ)的吸附特性。结果表明,C-TR对Pb(Ⅱ)有较强的吸附能力。当温度为303 K、pH值为4.5、Pb(Ⅱ)溶液(100 mL)的初始浓度为1.0 mmol/L时,C-TR(100 mg)对Pb(Ⅱ)的吸附容量达到0.34 mmol/g。pH值对吸附容量的影响较大,最佳吸附pH值为4.5。C-TR对Pb(Ⅱ)的吸附平衡符合Freundlich方程,温度对吸附平衡影响不大。吸附动力学可用拟二级速率方程来描述。固定床吸附表明,当1.0 mmol/L的Pb(Ⅱ)溶液以30 mL/h的流速流过床层时,流出液的体积约为60 mL时达到穿透点。     

纸浆基木材胶黏剂的合成及其性能

以桉木纸浆为原料制备木材胶黏剂,研究了合成路线、化学结构、胶合性能和胶合界面行为,为纤维素基木材胶黏剂研发和纸浆多元化应用提供理论依据和技术路线。纸浆经高碘酸钠选择性氧化处理,形成高反应活性双醛化纸浆纤维(DAP),利用醛基与支化多胺的氨基之间的反应构建交联网络,获得可固化的纸浆基木材胶黏剂(PWA)。使用傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)分析PWA化学结构,利用热重分析仪(TGA)分析其热性能,通过压制胶合板评估胶合性能。实验结果初步证明,双醛化纸浆纤维上的醛基能与支化多胺的末端氨基发生希夫碱反应并形成新的化学键;胶合性能分析结果表明,使用纸浆纤维基木材胶黏剂(PWA)制备杨木胶合板,干状胶合强度1.54 MPa,沸水浸泡3 h胶合强度0.85 MPa,杨木表面经界面活化处理后干强度提升到1.99 MPa,沸水3 h胶合强度提升至1.80 MPa,且与多胺末端氨基数量密切相关。纸浆纤维双醛化后再与支化多胺反应可制备性能优异的木材胶黏剂,界面活化处理可显著提高PWA的胶合性能和耐水性能以及热稳定性,末端氨基数量越多,性能提高越显著。     

纤维素多孔吸附材料的制备

将纤维素溶解在氢氧化钠/尿素/水溶液中,与新戊二醇二缩水甘油醚(NGDE)发生交联反应,经过离心水洗纯化后冷冻干燥,制备了纤维素多孔材料。采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、热重分析(TGA)和扫描电镜(SEM),对制备的纤维素多孔吸附材料的化学结构、晶型结构、热稳定性及微观形貌进行表征。研究了NGDE的用量和水凝胶质量分数对纤维素多孔材料的密度及吸水性能的影响。结果表明,4 g纤维素溶于100 g NaOH/尿素/水(质量比为7∶12∶81)溶液中制得纤维素溶液,在NGDE的用量18 m L,水凝胶质量分数为1.5%时,制备的纤维素多孔材料的密度为15.7 mg/cm3,吸水倍数达37倍,对此条件下制备的纤维素多孔材料进行结构分析,表明纤维素多孔材料具有连续的网状孔结构,纤维素的晶型由纤维素Ⅰ型转变为非晶态结构,初始热分解温度在250℃以上,热稳定性好。     

稻壳基活性炭制备及表征

以稻壳为原料,采用碱金属氢氧化物活化法制备活性炭,探讨了原材料与活化剂的配比、活化温度和活化时间等因素对活性炭的吸附性能的影响,确立了调控活性炭性能的工艺方法和工艺条件.利用扫描电镜观察了活性炭的形貌特征,利用X射线衍射分析了稻壳活性炭中微晶的晶体结构.研究结果表明:1以稻壳为原料,KOH为活化剂制备活性炭的适宜工艺条件为:活化剂/炭为4,活化温度为750℃,活化时间为1 h.所制得的活性炭的碘吸附值为1 240 mg.g-1,亚甲基蓝吸附值为150 mL.g-1.     

纤维素C_6位伯羟基的选择性氧化及用于双酚A的吸附研究

采用HNO3/H3PO4-NaNO2氧化体系制备了氧化纤维素,通过红外光谱、固体13C NMR对其结构进行表征,用酸碱中和滴定法测定了产物的羧基含量。同时以氧化纤维素为吸附剂,研究了对水中内分泌干扰物双酚A(BPA)的吸附性能。结果表明:该氧化体系能很好的选择性氧化纤维素的C6位伯羟基,含羧基为20%。在298 K时,氧化纤维素对双酚A最大吸附量为12.67 mg/g,吸附平衡时间为30 min,平衡吸附量随双酚A浓度增加而增加;溶液接近中性及低温条件有利于吸附的进行,溶液中存在电解质则不利于吸附的进行。双酚A的吸附过程属于单分子层吸附,以化学吸附为主,符合准二级动力学方程和Langmuir吸附等温模型。     

Ag_2O/再生纤维素球形气凝胶的性能表征

为了探讨再生纤维素气凝胶对碘蒸气的吸附去除能力,用天然竹纤维制备再生纤维素球形气凝胶(RCSA),然后通过银氨络离子在纤维素表面的吸附和反应,得到Ag2O/再生纤维素球形复合气凝胶(Ag2O/RCSA),以127I作为放射性131I的同位素研究了复合气凝胶对碘的吸附。采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和BET比表面积等检测手段对制备的Ag2O/RCSA样品的形貌、晶型、孔隙结构和碘吸附性能进行了表征。研究结果表明:纳米Ag2O粒子的引入使RCSA颜色由白色变为棕色,RCSA原始的三维网结构没有发生变化;纳米Ag2O粒子均匀分布在纤维素骨架中,并与纤维素紧密结合;Ag2O/RCSA与RCSA一样都表现为Ⅳ型吸附/脱附等温线,BET比表面积、BJH孔体积比RCSA明显减小,平均孔径大小变化不大;Ag2O/RCSA对碘蒸气的吸附是气凝胶孔隙的物理吸附和Ag2O转变为Ag I的化学吸附共同作用,总吸附量为87.8 mg/g。     

解结晶对纤维素吸附纤维素酶的影响

为探讨解结晶处理提高酶水解效率的机理,对比研究了高结晶度的微晶纤维素(MCC)和低结晶度的解结晶微晶纤维素(D-MCC)对纤维素酶的吸附过程。结果发现:酶吸附平衡后,样品的XPS和FT-IR分析表明纤维素酶通过酶蛋白的氨基(—NH_2)与纤维素分子链上的羟基(—OH)之间以氢键(C—OH…NH)力吸附在MCC上;相同条件下得到的MCC和D-MCC吸附率曲线的差异表明,底物结构的改善比提高温度更能提高酶吸附率;比较纤维素酶对MCC和D-MCC在35℃下的吸附动力学可知,通过降低底物的结晶度可促进酶吸附,刚性结构的MCC更满足准一级动力学的假设,D-MCC表面结构相对松散,其吸附过程需进一步分析,以得到更适合的动力学方程。     

几种纤维素酶制剂水解和吸附性能的研究

比较了商品纤维素酶和自产纤维素酶在蛋白组分及蛋白组分含量上存在的差异。商品纤维素酶水解稀酸预处理和蒸汽爆破预处理的玉米秸秆,其水解得率均低于自产纤维素酶。以蒸汽爆破的玉米秸秆为碳源制备纤维素酶,添加外源8 IU/g(以纤维素计)的β-葡萄糖苷酶,水解蒸汽爆破的玉米秸秆48 h,纤维素水解得率为90.08%;水解液中纤维二糖的质量浓度从17.06 g/L降低到1.12 g/L,相应葡萄糖质量浓度从21.09 g/L提高到44.01 g/L,可发酵性糖从55.28%提高到97.52%。微晶纤维素对商品酶和自产酶的吸附在30 m in达到平衡,且符合Langmu ir等温吸附方程;由Langmu ir常数分析得知两类酶均来自里氏木霉,且对微晶纤维素的亲和力相差不大。     

纤维素CP-GC-MS法裂解行为研究

采用居里点裂解仪-气相色谱仪-质谱仪(CP-GC-MS)联用分析技术,研究了居裂解温度、时间对纤维素快速裂解产物组成及其含量的影响。结果表明,纤维素在居裂解过程中左旋葡聚糖始终是裂解的主体产物;纤维素在300~370℃居裂解主要生成糖类单体化学品;随着居裂解温度的进一步提高,纤维素解聚形成的单体裂解成为其他小分子的醛酮类化合物种类和含量大幅度提高;居裂解时间的增加对CP-GC-MS谱图的色谱峰没有影响,只是居裂解反应的中间体左旋葡聚糖含量降低,其它产物含量保持不变或有所提高;在居裂解温度358℃、居裂解时间1 s时,左旋葡聚糖含量高达73.07%。     

固化单宁大孔吸附树脂的制备及吸附性能研究

利用Mannich反应将黑荆树单宁固定在氯甲基化聚苯乙烯树脂表面,成功地制备出一种新型固化单宁大孔吸附树脂(MARIT),并通过正交试验得出适宜的合成条件.苯酚在MARIT上的平衡吸附数据符合Freundlich吸附等温方程.利用热力学函数关系计算了等量吸附焓、吸附自由能和吸附熵,等量吸附焓在8.95～13.41 kJ/mol之间,推测吸附过程为氢键吸附.比较MARIT对苯酚的水溶液和环己烷溶液中苯酚的吸附性能,及对溶液中苯酚、间苯二酚和邻硝基苯酚的吸附性能,进一步讨论了MARIT对苯酚吸附时的氢键作用.     

木质素磺酸-聚乙基苯胺复合物的银离子吸附性能

以木质素磺酸(LS)为分散剂,通过原位聚合法制备了木质素磺酸-聚乙基苯胺(LSP)复合物,研究了LSP的银离子吸附性能。研究结果表明:LS的加入并未对聚乙基苯胺的结构造成破坏;LS不同添加量情况下制备的LSP复合物的银离子吸附性能有较大差异;同时,吸附时间、银离子初始浓度及吸附温度均对LSP复合物的银离子吸附性能有较大影响。当LS添加量为10%时制备的复合物LSP10对银离子具有最优吸附效果,其饱和吸附容量可达1 799.8 mg/g。对吸附溶液p H值的变化及LSP10吸附银离子后产物的分析表明,LSP10对银离子的吸附过程中发生了离子交换和氧化还原反应,银离子被还原成直径为8~72 nm的银纳米颗粒。     

CMC粘接法制备柱状成型活性炭

以羧甲基纤维素钠(CMC)为粘接剂制备了柱状成型活性炭,研究了炭化温度、CMC添加量对产物吸附性能、孔结构及强度的影响。结果表明,随着炭化温度的升高,柱状成型活性炭的比表面积、亚甲基蓝吸附值和碘吸附值均呈现下降趋势;随着CMC添加量的增加,柱状成型活性炭的比表面积、总孔容、微孔容、平均孔径及亚甲基蓝吸附值、碘吸附值及对甲苯的吸附能力均逐渐降低,其强度逐渐增大。CMC粘接法制备柱状成型活性炭的最佳工艺为炭化温度200℃,CMC添加量10%,产物比表面积可达844.9 m2/g,亚甲基蓝吸附值和碘吸附值分别为189.2及968.2 mg/g,强度可达99.83%,甲苯的吸附率达65.5%。     

Formaldehyde adsorption by karamatsu (Larix leptolepis) bark

Formaldehyde adsorption and release tests of karamatsu (Larix leptolepis) bark and bark ingredients were performed. Karamatsu bark had good formaldehyde adsorption ability that was better than microcrystalline cellulose. An acetone-soluble fraction from karamatsu bark, which might contain bark tannin, had excellent formaldehyde adsorption ability, and was found to release a trace amount of the adsorbed formaldehyde, suggesting that its formaldehyde adsorption was predominantly due to chemical adsorption. It was confi rmed that the acetone-soluble fraction played an important part in formaldehyde adsorption by karamatsu bark. An acetone-insoluble fraction from karamatsu bark had good formaldehyde adsorption ability as well as the bark, in spite of the residue after the removal of the acetone-soluble fraction.