絮凝法分離稻草秸稈預(yù)處理堿液中木質(zhì)素及其工藝優(yōu)化的研究

【摘要】：木質(zhì)素作為一種可再生的天然高分子有機(jī)物在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用,農(nóng)業(yè)廢棄秸稈就是木質(zhì)素主要來源之一,在生物質(zhì)稻草秸稈中含有約20%的木質(zhì)素,來源豐富,價(jià)格低廉,有著潛在的利用價(jià)值。但稻草秸稈中還含有35%-40%的纖維素和25%的半纖維素,三者構(gòu)成了致密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),使得對(duì)木質(zhì)纖維素中各成分進(jìn)行利用前必須對(duì)木質(zhì)素進(jìn)行有效的剝離。本課題組通過基于s03微熱爆預(yù)處理技術(shù)結(jié)合堿處理可高效剝離秸稈中的木質(zhì)素。但要想實(shí)現(xiàn)木質(zhì)素的資源化利用同時(shí)避免環(huán)境污染,就必須對(duì)堿液中的木質(zhì)素進(jìn)行高效的分離并使得堿液能夠回收再利用。因此,本研究就堿液中木質(zhì)素分離方法的選擇、絮凝分離條件的工藝優(yōu)化和不同分離方法的分離機(jī)理等方面開展了相應(yīng)的研究,并取得如下結(jié)果：1.首先分別從金屬離子、有機(jī)溶劑、大分子化合物三個(gè)方面篩選能夠高效分離堿液中木質(zhì)素的絮凝劑,從而得到CaCl2和乙二醛具有分離堿液木質(zhì)素的能力。其中100mL堿液中加入1g的CaCl2可得到1.2g左右的絮凝產(chǎn)物,其木質(zhì)素含量約為17%左右；100mL堿液中加入10mL30%的乙二醛水溶液可得到1.7g左右的絮凝產(chǎn)物,其木質(zhì)素含量約為35%左右。2.以木質(zhì)素得率和絮凝產(chǎn)物中木質(zhì)素含量為指標(biāo),對(duì)CaCl2分離木質(zhì)素進(jìn)行了工藝優(yōu)化,得到最佳的工藝路線為：CaCl2添加量為堿液總量的1%,絮凝溫度為50℃,絮凝時(shí)間為6 h,堿液pH為11的條件下,木質(zhì)素得率約為1.0g,分離產(chǎn)物中木質(zhì)素含量約為40%。采用Design Expert軟件對(duì)試驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行典型性分析,獲得最大的絮凝產(chǎn)物得率及其木質(zhì)素含量的條件：CaCl2添加量為1.09g,絮凝溫度為50.39℃,堿液pH為10.91。在此條件下,進(jìn)行CaCl2絮凝分離堿液中木質(zhì)素的研究,6h后絮凝分離產(chǎn)物得率實(shí)際達(dá)到0.8347g,絮凝產(chǎn)物中木質(zhì)素含量實(shí)際達(dá)到44.32%,絮凝條件優(yōu)化效果較顯著。3.利用FT-IR、XPS等檢測(cè)手段對(duì)胺類物質(zhì)與乙二醛共同作用分離堿液中木質(zhì)素加以表征,在紅外圖譜中可以發(fā)現(xiàn)乙二醛與乙二胺共同作用分離所得的木質(zhì)素特征吸收峰比較明顯,元素分析結(jié)果表明分離產(chǎn)物中N元素含量有了明顯的升高。同時(shí)對(duì)乙二醛與乙二胺分離堿液中木質(zhì)素進(jìn)行工藝優(yōu)化,得出最佳條件為：30%乙二醛溶液添加量為堿液總量的10%,乙二胺添加量為堿液總量的1%,絮凝溫度為90℃,絮凝時(shí)間為6h,pH維持原堿液的堿性環(huán)境(pH值約13),此時(shí)分離所得木質(zhì)素得率約為2.0g,絮凝物中木質(zhì)素含量約為39%。 【關(guān)鍵詞】：木質(zhì)素 預(yù)處理堿液 稻草秸稈 絮凝分離
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：O636.2
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• Abstract9-15
• 第一章 緒論15-25
• 1.1 木質(zhì)素堿液概述15-19
• 1.1.1 木質(zhì)素簡介15-16
• 1.1.2 木質(zhì)素堿液的來源16-18
• 1.1.3 木質(zhì)素堿液的環(huán)境問題18-19
• 1.2 木質(zhì)素堿液處理現(xiàn)狀及研究進(jìn)展19-22
• 1.2.1 堿回收法19
• 1.2.2 生物處理法19-20
• 1.2.3 物理化學(xué)法20-22
• 1.3 堿液木質(zhì)素的資源化利用22-23
• 1.3.1 在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用22-23
• 1.3.2 在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用23
• 1.3.3 在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用23
• 1.3.4 在其他領(lǐng)域的應(yīng)用23
• 1.4 本研究的研究目的、內(nèi)容與意義23-25
• 1.4.1 研究目的與內(nèi)容23-24
• 1.4.2 研究意義24-25
• 第二章 絮凝劑的篩選及其絮凝分離產(chǎn)物的表征25-37
• 2.1 引言25
• 2.2 材料與方法25-28
• 2.2.1 材料25-26
• 2.2.2 檢測(cè)方法26-28
• 2.2.3 研究方法28
• 2.3 結(jié)果與討論28-35
• 2.3.1 總糖測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制28-29
• 2.3.2 木質(zhì)素堿液中的組分分析29-30
• 2.3.3 絮凝分離物中木質(zhì)素含量的檢測(cè)30-33
• 2.3.4 紅外光譜分析33-35
• 2.3.5 元素分析35
• 2.4 本章小結(jié)35-37
• 第三章 氯化鈣絮凝分離堿液中木質(zhì)素的特性研究37-57
• 3.1 引言37-38
• 3.2 材料與方法38-40
• 3.2.1 材料38
• 3.2.2 檢測(cè)方法38-39
• 3.2.3 研究方法39-40
• 3.3 結(jié)果與討論40-53
• 3.3.1 總糖測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制40
• 3.3.2 氯化鈣絮凝后上清液中的組分分析40
• 3.3.3 絮凝分離產(chǎn)物結(jié)構(gòu)的表征40-42
• 3.3.4 不同因素對(duì)絮凝分離產(chǎn)物的量及其木質(zhì)素含量的影響42-53
• 3.4 氯化鈣絮凝分離堿液中木質(zhì)素機(jī)理的初步研究53-54
• 3.5 本章小結(jié)54-57
• 第四章 乙二醛絮凝分離堿液中木質(zhì)素的特性研究57-69
• 4.1 引言57
• 4.2 材料與方法57-59
• 4.2.1 材料57
• 4.2.2 檢測(cè)方法57-58
• 4.2.3 研究方法58-59
• 4.3 結(jié)果與討論59-65
• 4.3.1 不同胺類物質(zhì)對(duì)絮凝分離產(chǎn)物的量及其木質(zhì)素含量的影響59-60
• 4.3.2 絮凝分離產(chǎn)物結(jié)構(gòu)的表征60-62
• 4.3.3 不同因素對(duì)絮凝分離產(chǎn)物的量及其木質(zhì)素含量的影響62-65
• 4.4 乙二醛絮凝分離堿液中木質(zhì)素機(jī)理的初步研究65-66
• 4.5 本章小結(jié)66-69
• 第五章 結(jié)論與展望69-71
• 5.1 結(jié)論69-70
• 5.2 展望70-71
• 參考文獻(xiàn)71-77
• 攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)活動(dòng)及成果情況77

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