【摘要】：木質(zhì)纖維素生物質(zhì)原料是自然界中儲(chǔ)量豐富的可再生資源,具有可生物降解、綠色環(huán)保、價(jià)格廉價(jià)等優(yōu)點(diǎn),是化石資源的潛在的替代品。但是,由于木質(zhì)纖維素生物質(zhì)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性,其進(jìn)一步開發(fā)利用受到極大地限制。作為新型溶劑,離子液體具有熔點(diǎn)低,不易揮發(fā),幾乎沒有蒸汽壓,較好地穩(wěn)定性和溶解性能等優(yōu)點(diǎn),是溶解木質(zhì)纖維素的良好溶劑。本文以玉米芯和柳木為原料,生物衍生化膽堿丁酸鹽為溶劑,制備出木質(zhì)纖維素氣凝膠,并將氣凝膠應(yīng)用于模擬污水中染料的吸附研究。同時(shí),本文設(shè)計(jì)了四丁基銨丙酸鹽/N-甲基咪唑(MIM)新型溶劑體系,測定了纖維素在這種溶劑中的溶解度,研究了MIM與四丁基銨丙酸鹽的質(zhì)量比對纖維素溶解度的影響及可能的溶解機(jī)理,同時(shí)探索了制備條件及制備流程對纖維素材料形貌的影響,主要研究內(nèi)容如下:1、以生物衍生化膽堿丁酸鹽離子液體為溶劑,通過調(diào)控木質(zhì)纖維素原料(玉米芯和柳木)在膽堿丁酸鹽離子液體中的濃度及制備條件,制備得到一系列木質(zhì)纖維素氣凝膠。研究結(jié)果表明,木質(zhì)纖維素氣凝膠的形貌結(jié)構(gòu)主要取決于木質(zhì)纖維素溶液的濃度。隨著木質(zhì)纖維素濃度的增加,木質(zhì)纖維素氣凝膠的孔徑減小,孔壁增厚。同時(shí),還發(fā)現(xiàn),制備條件(木質(zhì)纖維素溶液預(yù)冷凍、液氮冷凍、冷凍-解凍循環(huán))幾乎不影響木質(zhì)纖維素氣凝膠的形貌結(jié)構(gòu)。而且,在這些條件下制備的氣凝膠與由木質(zhì)纖維素溶液直接制備的氣凝膠很相似。本研究為通過簡單易行途徑制備木質(zhì)纖維素氣凝膠提供了新思路。2、研究了玉米芯氣凝膠對模擬污水次甲基藍(lán)溶液中次甲基藍(lán)的吸附效果,結(jié)果表明0.5%的玉米芯溶液制備的氣凝膠對次甲基藍(lán)的脫色率最高,并高于玉米芯原料本身和其它玉米芯氣凝膠的脫色率。而且,氣凝膠對次甲基藍(lán)溶液的吸附速率在剛開始階段較快,吸附時(shí)間達(dá)到2 h時(shí),吸附達(dá)到飽和。當(dāng)吸附溫度為40°C時(shí),氣凝膠對次甲基藍(lán)脫除效果最好。本研究成果為有效利用價(jià)格低廉的可再生木質(zhì)纖維素原料治理環(huán)境污染具有重要參考價(jià)值。3、設(shè)計(jì)了新型溶劑四丁基銨丙酸鹽/N-甲基咪唑(MIM)溶劑體系,測定了纖維素在這種體系中的溶解度,系統(tǒng)研究了MIM與四丁基銨丙酸鹽的質(zhì)量比對纖維素溶解度的影響及纖維素在這種溶劑中的溶解機(jī)理。同時(shí),探索了調(diào)控制備條件及流程對再生纖維素材料形貌結(jié)構(gòu)及性能的影響。25°C下,四丁基銨丙酸鹽為固態(tài),MIM不能溶解纖維素,而四丁基銨丙酸鹽/MIM溶劑對纖維素具有很好的溶解性能。在四丁基銨丙酸鹽/MIM溶劑中,MIM主要將四丁基銨丙酸鹽([(CH_3CH_2CH_2CH_2)_4N][CH_3CH_2COO])解離為[(CH_3CH_2CH_2CH_2)_4N]+陽離子和[CH_3CH_2COO]-陰離子,溶劑中的[CH_3CH_2COO]-對纖維素溶解起主導(dǎo)作用。纖維素在四丁基銨丙酸鹽/MIM溶劑中的溶解機(jī)理可能是,[CH_3CH_2COO]-陰離子與纖維素中的羥基氫相互作用,打開了纖維素內(nèi)部的氫鍵,從而導(dǎo)致纖維素溶解。此外,通過調(diào)控制備條件及流程得到了多孔及質(zhì)地致密的纖維素材料,再生纖維素材料為纖維素II型。而且,在纖維素溶解等流程中,纖維素的化學(xué)結(jié)構(gòu)幾乎沒有變化,且與溶劑不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：河南科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：O636.11

【參考文獻(xiàn)】

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1 蘭嬡;李欣達(dá);張s，

本文編號：2475190