發(fā)布時(shí)間：2017-05-21 12:22

  本文關(guān)鍵詞：纖維素酶制備納米纖維素及其在制漿造紙中的應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來(lái),資源與環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越受到人們的關(guān)注。開(kāi)發(fā)利用可再生資源以替代煤、石油等化石資源成為必然的趨勢(shì)。天然纖維是自然界中分布最廣的可再生的生物高分子物質(zhì)。由其制備得到的納米纖維素是一種綠色、環(huán)境友好的納米材料,具有一些獨(dú)特的性能,如：較高的楊氏模量和結(jié)晶度、密度低,可生物降解,表面具有的活性基團(tuán)有利于對(duì)其進(jìn)行表面改性等,這些特性使其具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。納米纖維素的制備方法有機(jī)械法、化學(xué)法、生物法等,其中機(jī)械法不需要大量的化學(xué)品,但是制備過(guò)程能耗較高�；瘜W(xué)法雖然簡(jiǎn)單易行,但是對(duì)環(huán)境污染較大。酶解法制備納米纖維素工藝條件溫和,專一性強(qiáng),且所用的試劑酶與纖維素均為可再生資源,因此是一種綠色環(huán)保的方法。本論文采用纖維素酶水解KP漿及廢紙漿制備納米纖維素(NC),并對(duì)其性能進(jìn)行了表征,探討了水解液濃縮發(fā)酵乙醇的可能性。將制備得到的納米纖維素應(yīng)用于紙漿中,研究其對(duì)紙漿性能的改善作用。本研究首先采用酸性纖維素酶和Fiber Care D(中性酶)兩種酶水解KP漿及辦公廢紙漿制備NC,探討了酶用量、反應(yīng)時(shí)間、底物濃度對(duì)NC產(chǎn)率、結(jié)晶度、Zeta電位以及水解液中還原糖含量及成分的影響。研究結(jié)果表明,通過(guò)纖維素酶水解可以獲得穩(wěn)定的納米纖維素懸浮液。隨著酶用量的增加,產(chǎn)物的得率降低,水解液中還原糖含量提高,木質(zhì)纖維素?zé)o定形區(qū)被逐漸降解。在相同條件下,酸性纖維素酶比Fiber Care D酶酶解效率高,水解液中還原糖含量高,但產(chǎn)物得率低。利用AFM對(duì)兩種酶制備的NC外觀形貌進(jìn)行觀察,發(fā)現(xiàn)酸性纖維素酶獲得的NC懸浮液分散性能優(yōu)于Fiber Care D酶,但粒徑較大,長(zhǎng)徑比略低。與硫酸水解獲得的NC相比,酶水解產(chǎn)物具有較大的長(zhǎng)徑比。FT-IR分析表明酶解后產(chǎn)物的分子結(jié)構(gòu)與原料基本一致,但熱穩(wěn)定性略有下降。利用離子色譜分析纖維素酶水解液,發(fā)現(xiàn)其主要成分為葡萄糖和木糖,其中大多數(shù)為葡萄糖。將酸性纖維素酶水解KP漿的水解液濃縮至總糖的含量為57.02 g/L,發(fā)酵72 h后水解液中的糖含量?jī)H有4.16g/L,根據(jù)糖初始濃度和發(fā)酵后的濃度可得出發(fā)酵效率為92.7%。隨后,將NC單獨(dú)使用或與CPAM、CS組成微粒助留體系添加到未漂廢新聞紙漿中,研究其對(duì)漿料的留著率及濾水性能的改善作用,及其對(duì)高嶺土的絮聚效果。研究結(jié)果表明,單獨(dú)使用NC可以提高漿料的留著率,但對(duì)濾水性能是不利的。由NC與CPAM或CS組成的微粒助留體系不僅可以提高漿料的留著率,并且對(duì)漿料的濾水性能有所改善。CPAM/NC體系對(duì)漿料的留著率最大(88.98%),與對(duì)照樣相比,提高了約7.0%,濾水速度也略有提高。與單獨(dú)使用CPAM相比,CPAM/NC體系對(duì)高嶺土具有顯著的絮聚效果,所得絮聚體的更均勻、密實(shí)。最后,研究了NC及CPAM/NC、CS/NC雙元體系對(duì)紙張物理性能的影響。結(jié)果表明,由酸性纖維素酶制備得到的NC對(duì)紙張的增強(qiáng)效果較好。對(duì)于NC單元體系,在NC用量為0.8%時(shí)增強(qiáng)效果較好,裂斷長(zhǎng)、撕裂指數(shù)及耐破指數(shù)分別為2.425 km、6.053 mN·m2/g,2.549 KPa·m2/g,提高了19.93%、6.18%、16.99%。但透氣度和松厚度有所降低。CPAM/NC、CS/NC雙元體系對(duì)紙張的裂斷長(zhǎng)、撕裂指數(shù)的增強(qiáng)效果優(yōu)于NC單元體系,但透氣度和松厚度也有所降低。
【關(guān)鍵詞】：纖維素酶 納米纖維素 助留助濾 絮聚 物理性能
【學(xué)位授予單位】：齊魯工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：O636.11;TS72
【目錄】：

• 摘要7-9
• ABSTRACT9-11
• 第1章 緒論11-27
• 1.1 纖維素的結(jié)構(gòu)和形態(tài)11-12
• 1.2 納米纖維素性能及制備方法12-22
• 1.2.1 納米纖維素的性能12-13
• 1.2.2 纖維素納米纖絲的制備13-18
• 1.2.3 納米微晶纖維素的制備18-22
• 1.3 納米纖維素的應(yīng)用22-24
• 1.3.1 改善納米復(fù)合材料的力學(xué)性能22
• 1.3.2 納米微晶纖維素在制漿造紙中的應(yīng)用22-24
• 1.4 選題目的、意義及主要研究?jī)?nèi)容24-27
• 1.4.1 選題目的和意義24-25
• 1.4.2 主要研究?jī)?nèi)容25-27
• 第2章 酶法制備納米纖維素及其表征27-51
• 2.1 實(shí)驗(yàn)部分27-34
• 2.1.1. 實(shí)驗(yàn)原料及試劑27-28
• 2.1.2 儀器及設(shè)備28-29
• 2.1.3 纖維素酶分析29-31
• 2.1.3.1 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制29
• 2.1.3.2 纖維素酶總酶活測(cè)定29-30
• 2.1.3.3 纖維素酶內(nèi)切酶酶活的測(cè)定30
• 2.1.3.4 纖維素酶外切酶酶活的測(cè)定30
• 2.1.3.5 纖維素酶β-葡萄糖苷酶活力的測(cè)定30-31
• 2.1.3.6 酶活的測(cè)定結(jié)果31
• 2.1.4 實(shí)驗(yàn)方法31-34
• 2.1.4.1 酶法制備納米纖維素(NC)31
• 2.1.4.2 NC得率的計(jì)算31-32
• 2.1.4.3 還原糖含量的測(cè)定32
• 2.1.4.4 Zeta電位的測(cè)定32
• 2.1.4.5 XRD分析32-33
• 2.1.4.6 AFM觀察33
• 2.1.4.7 紅外分析33
• 2.1.4.8 熱重分析33
• 2.1.4.9 離子色譜分析33-34
• 2.2 結(jié)果與討論34-49
• 2.2.1 纖維素酶用量、反應(yīng)時(shí)間、漿濃等對(duì)酶解KP漿產(chǎn)物性能的影響34-44
• 2.2.2 纖維素酶水解辦公廢紙漿所得NC的性能44-46
• 2.2.3 NC性能比較46-49
• 2.3 小結(jié)49-51
• 第3章 納米纖維素的助留助濾作用51-65
• 3.1 實(shí)驗(yàn)部分51-54
• 3.1.1 實(shí)驗(yàn)原料及藥品51-52
• 3.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備52
• 3.1.3 實(shí)驗(yàn)方法52-54
• 3.1.3.1 漿料助留與助濾實(shí)驗(yàn)52-53
• 3.1.3.2 高嶺土絮聚實(shí)驗(yàn)53-54
• 3.1.3.3 絮凝率的測(cè)定54
• 3.1.3.4 上清液濁度的測(cè)定54
• 3.1.3.5 高嶺土絮聚效果的觀察54
• 3.2 結(jié)果與討論54-62
• 3.2.1 不同纖維素酶酶解所得NC對(duì)漿料留著率和濾水速度的影響54-55
• 3.2.2 NC用量對(duì)漿料留著率和濾水速度的影響55-56
• 3.2.3 CS/NC微粒體系對(duì)漿料留著率和濾水速度的影響56
• 3.2.4 CPAM/NC雙元體系對(duì)漿料留著率和濾水速度的影響56-57
• 3.2.5 納米纖維素對(duì)高嶺土的絮聚作用57-62
• 3.2.5.1 不同纖維素酶酶解得到的NC對(duì)絮聚的影響57-59
• 3.2.5.2 NC用量對(duì)高嶺土絮聚的影響59-61
• 3.2.5.3 轉(zhuǎn)速對(duì)高嶺土絮聚的影響61-62
• 3.3 小結(jié)62-65
• 第4章 納米纖維素對(duì)紙張物理性能的改善65-75
• 4.1 實(shí)驗(yàn)部分65-66
• 4.1.1 實(shí)驗(yàn)原料及藥品65
• 4.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備65-66
• 4.1.3 實(shí)驗(yàn)方法66
• 4.1.3.1 紙業(yè)抄造和物理強(qiáng)度的檢驗(yàn)66
• 4.2 結(jié)果與討論66-73
• 4.2.1 不同纖維素酶酶解得到的NC對(duì)紙張物理性能的影響66-69
• 4.2.2 NC用量對(duì)紙張物理性能的影響69-70
• 4.2.3 CPAM/NC雙元體系對(duì)紙張物理性能的影響70-72
• 4.2.4 CS/NC雙元體系對(duì)紙張物理性能的影響72-73
• 4.3 小結(jié)73-75
• 第5章 全文總結(jié)75-77
• 5.1 論文內(nèi)容的總結(jié)75-76
• 5.2 本論文創(chuàng)新之處76
• 5.3 對(duì)進(jìn)一步工作的建議76-77
• 參考文獻(xiàn)77-87
• 致謝87-89
• 在校期間主要科研成果89

【共引文獻(xiàn)】

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