稻秸稈提取纖維農(nóng)用非織造地膜的研究

【摘要】： 我國(guó)有十分豐富的農(nóng)業(yè)廢棄物資源,尤其是農(nóng)作物秸稈,據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)每年有8億噸農(nóng)作物秸稈。近年來(lái),我國(guó)廣大農(nóng)村在田間焚燒秸稈,不僅浪費(fèi)了寶貴的資源,而且嚴(yán)重污染了環(huán)境,成為社會(huì)一大公害。此外,隨著石油和煤等資源的緊缺,人們?yōu)榱藢で蟾嗟目衫觅Y源,植物纖維素這一巨大的可再生資源,已成為世界上許多國(guó)家正在積極探索的課題。農(nóng)用地膜是是一項(xiàng)優(yōu)良的農(nóng)業(yè)增產(chǎn)技術(shù),地膜可以有效的控制土壤的濕度和溫度,減少營(yíng)養(yǎng)的流失和水分的減少,防止雜草生長(zhǎng),同時(shí)由于溫度的增加,增加了有機(jī)物的分解,提高了土壤的養(yǎng)分。因此開(kāi)發(fā)可降解地膜對(duì)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展有著重要的意義。 常用秸稈纖維的提取一般都采用氫氧化鈉對(duì)秸稈的蒸煮制漿,其方法即高耗能,同時(shí)對(duì)環(huán)境的污染也大。本文采用了兩種不同的處理方法來(lái)制取稻秸稈纖維,分別又對(duì)不同方法提取的稻秸稈纖維制作了農(nóng)用地膜,通過(guò)對(duì)纖維性能和地膜性能的比較,選擇較優(yōu)的處理方法。 處理稻秸稈的第一種方法是用氫氧化鈉和硫化鈉共混對(duì)稻秸稈進(jìn)行蒸煮。本實(shí)驗(yàn)之所以在氫氧化鈉中加入硫化鈉,主要是由于硫化鈉在溶液中離解時(shí),溶液中同時(shí)存在氫氧根離子、硫氫離子和硫離子。而硫氫離子和硫離子對(duì)木質(zhì)素比氫氧根離子有更強(qiáng)的親核作用,因此硫化鈉對(duì)木質(zhì)素的降解作用要?dú)溲趸c強(qiáng)。由此得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論為:處理時(shí)間為25min,處理溫度為90℃,混合溶液的濃度為10%,混合溶液的比例為70%:30%。得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果最為理想:提取的稻秸稈纖維平均長(zhǎng)13.6mm,寬度38.4um,纖維的纖維素含量為67.83%。 處理秸稈的第二種方法是堿-酶復(fù)合法提取稻秸稈纖維。由于本實(shí)驗(yàn)所采用的酶為漆酶酶粉,其活性很低,若果直接處理稻秸稈的話(huà),其脫膠的效果很差。所以先用低濃度的堿對(duì)稻秸稈進(jìn)行預(yù)處理,此步處理的主要目的是稻秸稈膨脹,分散開(kāi)來(lái),為下一步的酶處理做準(zhǔn)備。通過(guò)對(duì)堿處理時(shí)間、處理溫度和堿濃度以及酶的處理時(shí)間、處理溫度、酶濃度和PH值對(duì)纖維的長(zhǎng)度、寬度和纖維素含量影響的討論,綜合分析等到的最佳方案為:堿濃度為2%,堿處理時(shí)間為10min,堿處理溫度為為95℃,酶處理時(shí)間為60min,酶處理溫度為50℃,酶濃度為1.5%,PH值為5.得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果最為理想:提取的稻秸稈纖維平均長(zhǎng)度為18.6mm,纖維寬度為44.6um,纖維素含量為68.53%。 用上述兩種方法提取的纖維分別制作地膜,所采用的工藝為師姐繆宏超先前所得到的最優(yōu)工藝:粘合劑濃度為8%,廢絲量為13.4g/m2,平方米克重為80g/m2。對(duì)兩種地膜分別做了物理機(jī)械性能測(cè)試。從測(cè)試結(jié)果得出:堿-酶復(fù)合處理的稻秸稈纖維制作的地膜在斷裂強(qiáng)度和回潮率變化比較大,這主要是因?yàn)楸緦?shí)驗(yàn)采用了酶處理,由于堿濃度、堿處理時(shí)間和處理溫度都比較低,對(duì)纖維的損傷比較小,并且漆酶只降解木質(zhì)素而不損傷纖維素纖維,因此改善了單根纖維的強(qiáng)力,因此地膜的斷裂強(qiáng)度有所增加。由上述的結(jié)果可以看出堿-酶復(fù)合法提取稻秸稈纖維的方法較好,并且由于酶是蛋白質(zhì)物質(zhì),其廢液對(duì)環(huán)境無(wú)污染,應(yīng)積極推廣使用。 【關(guān)鍵詞】：稻秸稈 漆酶 纖維 非織造 地膜
【學(xué)位授予單位】：安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類(lèi)號(hào)】：S38
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 1. 文獻(xiàn)綜述10-20
• 1.1 稻秸稈的主要化學(xué)成分及特性10-11
• 1.1.1 纖維素10
• 1.1.2 半纖維素10-11
• 1.1.3 木質(zhì)素11
• 1.2 稻秸稈纖維的提取方法及機(jī)理11-13
• 1.2.1 物理加工方法12
• 1.2.2 化學(xué)處理方法12
• 1.2.3 生物處理方法12-13
• 1.3 秸稈纖維和非織造布農(nóng)用地膜開(kāi)發(fā)與利用的國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀13-16
• 1.3.1 目前秸稈資源利用的研究方向13-16
• 1.3.2 目前非織造布農(nóng)用地膜利用現(xiàn)狀16
• 1.4 新型可降解地膜的開(kāi)發(fā)16-18
• 1.4.1 光降解塑料地膜17
• 1.4.2 生物降解地膜17
• 1.4.3 光-生物降解地膜17
• 1.4.4 植物纖維地膜17-18
• 1.5 利用廢蠶絲和稻草纖維制作地膜的現(xiàn)實(shí)意義及可行性18-20
• 1.5.1 稻草纖維18
• 1.5.2 蠶絲纖維18-20
• 2. 引言20
• 2.1 本論文的研究目的和內(nèi)容20
• 3 實(shí)驗(yàn)材料與方法20-27
• 3.1 稻秸稈原料的選取20
• 3.2 堿蒸煮法提取稻秸稈纖維20-21
• 3.2.1 主要儀器及試劑20
• 3.2.2 工藝流程20-21
• 3.3 堿-酶復(fù)合法提取稻秸稈纖維21
• 3.3.1 主要儀器及試劑21
• 3.3.2 工藝流程21
• 3.4 稻秸稈堿煮的化學(xué)脫膠機(jī)理21-23
• 3.5 稻秸稈生物酶脫膠的機(jī)理23
• 3.5.1 側(cè)鏈氧化23
• 3.5.2 去甲基化和去甲氧基化23
• 3.5.3 芳香環(huán)的斷裂23
• 3.5.4 漆酶催化木質(zhì)素氧化的機(jī)制23
• 3.6 掃描電子顯微鏡23-24
• 3.7 廣角 X 射線(xiàn)衍射24
• 3.8 紅外光譜24-25
• 3.9 試驗(yàn)指標(biāo)及測(cè)試方法25-27
• 3.9.1 纖維長(zhǎng)度的測(cè)量25
• 3.9.2 纖維寬度的測(cè)量25
• 3.9.3 纖維素含量的測(cè)定25
• 3.9.4 紅外光譜25
• 3.9.5 X-射線(xiàn)衍射25
• 3.9.6 掃描電鏡25
• 3.9.7 地膜的斷裂強(qiáng)力測(cè)定25-26
• 3.9.8 地膜的厚度測(cè)定26
• 3.9.9 地膜的回潮率的測(cè)定26-27
• 4 結(jié)果與分析27-50
• 4.1 堿蒸煮法提取稻秸稈纖維的工藝探討27-35
• 4.1.1 正交實(shí)驗(yàn)因素及水平的確定27
• 4.1.2 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析27-29
• 4.1.3 對(duì)纖維寬度的分析29-30
• 4.1.4 對(duì)纖維長(zhǎng)度的分析30-32
• 4.1.5 對(duì)纖維素含量的分析32-34
• 4.1.6 最佳工藝方案的確定34
• 4.1.7 驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)34-35
• 4.2 堿-酶復(fù)合法提取稻秸稈纖維的工藝探討35-46
• 4.2.1 堿預(yù)處理工藝的探討35-38
• 4.2.1.1 堿濃度對(duì)纖維提取的影響35-36
• 4.2.1.2 堿處理時(shí)間對(duì)纖維提取的影響36
• 4.2.1.3 堿處理溫度對(duì)纖維提取的影響36-37
• 4.2.1.4 正交試驗(yàn)分析37-38
• 4.2.2 生物酶脫膠工藝探討38-46
• 4.2.2.1 對(duì)纖維長(zhǎng)度的分析41-42
• 4.2.2.2 堿處理時(shí)間對(duì)纖維提取的影響42-44
• 4.2.2.3 對(duì)纖維素含量的分析44-45
• 4.2.2.4 最佳工藝確定45-46
• 4.2.2.5 驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)46
• 4.3 地膜測(cè)試性能測(cè)試比較46-47
• 4.4 掃描電鏡照片的分析47-48
• 4.5 紅外光譜測(cè)試結(jié)果與分析48-49
• 4.6 X-衍射結(jié)果分析49-50
• 5 結(jié)論50-52
• 參考文獻(xiàn)52-56
• 致謝56-57
• 作者簡(jiǎn)介57

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秸稈加工機(jī)的“尷尬”    本報(bào)記者 趙麗娜

駝峰從源頭杜絕秸稈焚燒    通訊員 戚海建

秸稈建材燃燒特性及生命周期研究    譚福太

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