秸秆组分的分离及阳离子化改性、应用性能研究

【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。 【关键词】：桔秆 分离 阳离子化 絮凝
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TK6
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 引言9-10
• 1 文献综述10-24
• 1.1 秸秆的组成和主要性质10-16
• 1.1.1 纤维素的结构和性质10-12
• 1.1.2 半纤维素的结构和性质12-13
• 1.1.3 木质素的结构和性质13-16
• 1.2 秸秆的利用现状16-18
• 1.3 阳离子型有机高分子絮凝剂的发展现状18-23
• 1.3.1 絮凝机理18-20
• 1.3.2 合成阳离子型有机高分子絮凝剂20-21
• 1.3.3 天然高分子阳离子化絮凝剂21-23
• 1.3.3.1 阳离子改性淀粉絮凝剂22
• 1.3.3.2 阳离子改性壳聚糖絮凝剂22
• 1.3.3.3 植物胶类絮凝剂22
• 1.3.3.4 木质素絮凝剂22-23
• 1.4 本论文的设计思想23-24
• 2 秸秆组分的分离研究24-34
• 2.1 试剂与仪器24-25
• 2.1.1 化学试剂24-25
• 2.1.2 实验仪器设备25
• 2.2 秸秆原料分析及三大组分分离25-26
• 2.2.1 秸秆的元素分析25
• 2.2.2 秸秆的SEM电镜图25
• 2.2.3 秸秆中分离纤维素、半纤维素、木质素的方法25-26
• 2.3 结果与讨论26-33
• 2.3.2 秸秆的SEM电镜图27-28
• 2.3.3 秸秆中纤维素、半纤维素、木质素的分离28-29
• 2.3.4 纤维素、半纤维素、木质素的结构表征29-33
• 2.4 小结33-34
• 3 纤维素的阳离子化改性及其应用性能实验34-52
• 3.1 试剂与仪器34-35
• 3.1.1 化学试剂34
• 3.1.2 实验仪器设备34-35
• 3.2 纤维素的阳离子化改性35-36
• 3.2.1 阳离子化纤维素取代度(DS_(QC))的测定--凯氏定氮法35-36
• 3.2.2 CTA的利用率和纤维素接枝率的计算36
• 3.2.3 结构表征36
• 3.3 季铵型阳离子纤维素对酸性蓝324的絮凝性能36-37
• 3.4 结果与讨论37-51
• 3.4.1 纤维素的阳离子化实验37-39
• 3.4.2 交实验综合考察影响因素39-46
• 3.4.2.1 碱的加入量对CTA转化率及纤维素DS_(QC)的影响41-42
• 3.4.2.2 溶剂的配比对CTA转化率及纤维素DS_(QC)的影响42-44
• 3.4.2.3 反应时间对CTA转化率及纤维素DS_(QC)的影响44-45
• 3.4.2.4 醚化剂的用量对CTA转化率及纤维素DSQc的影响45-46
• 3.4.3 纤维素和阳离子纤维素的红外光谱图46-47
• 3.4.4 阳离子纤维素的絮凝研究47-51
• 3.5 小结51-52
• 4 木质素的阳离子化改性及应用性能研究52-68
• 4.1 试剂与仪器52-53
• 4.1.1 化学试剂52
• 4.1.2 实验仪器设备52-53
• 4.2 木质素的阳离子化改性实验53-54
• 4.2.1 木质素的分离与纯化53
• 4.2.2 木质素的阳离子化方法53
• 4.2.3 阳离子化木质素取代度(DS_(QC))的测定--凯氏定氮法53-54
• 4.2.4 CTA的利用率和木质素的接枝率的计算54
• 4.3 性能测定54-56
• 4.3.1 红外吸收光谱54
• 4.3.2 紫外吸收光谱54
• 4.3.3 溶解性及溶解度的测定54-55
• 4.3.4 阳离子化木质素对活性染料的絮凝实验55-56
• 4.4 结果与讨论56-66
• 4.4.1 木质素的阳离子化改性56-58
• 4.4.2 碱用量对CTA的利用率及木质素接枝率的影响58-59
• 4.4.3 反应温度对CTA的利用率及木质素接枝率的影响59-60
• 4.4.4 反应时间对CTA的利用率及木质素接枝率的影响60-61
• 4.4.5 CTA用量对CTA的利用率及木质素接枝率的影响61-62
• 4.4.6 红外吸收光谱图62-63
• 4.4.7 紫外吸收光谱63-64
• 4.4.8 溶解性及溶解度的测定64-65
• 4.4.9 阳离子化木质素的絮凝实验65-66
• 4.4.10 纤维素和木质素反应活性比较66
• 4.5 小结66-68
• 结论68-69
• 参考文献69-73
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况73-74
• 致谢74-76

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