玉米秸秆纤维素在离子液体中的溶解再生研究

以玉米秸秆纤维素为原料,在离子液体1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐(AMIMNCI)和1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐(EMIMAc)中成功地制备了性能优异的再生纤维素膜材料.对再生纤维素膜进行了FTIR、SEM、WAXD和力学性能、热力学性能等表征.结果表明,AMIMCI和EMIMAc都是玉米秸秆纤维素的非衍生化优良溶剂;在溶解过程中发生了从纤维素Ⅰ到纤维素Ⅱ的晶型转变;再生秸秆纤维素膜结构均匀致密,力学性能高,在AMIMCI和EMIMAc中再生的玉米秸秆纤维素膜的力学强度分别达119 MPa和47 MPa;再生玉米秸秆纤维素膜的热力学稳定性高,初始热分解温度高于250℃.本文实际上提供了在离子液体中,从农业废弃物中生产再生纤维素材料的清洁工艺.     

氢氧化钠/尿素/硫脲溶剂体系对纤维素溶解性能研究

通过设计正交实验,研究不同组成的氢氧化钠/尿素/硫脲溶剂体系对纤维素的溶解性能,确定了该溶剂体系中各组分的最佳含量,并通过X-射线衍射分析、红外光谱分析、热重分析等手段,表征了该溶剂体系获得的再生纤维素膜的结构和性能。结果表明:该溶剂体系对纤维素有良好的溶解性能,且溶解的纤维素再生后为纤维素Ⅱ,但其热稳定性低于原纤维素。     

蔗渣纤维素在离子液体中的溶解与再生

以蔗渣纤维素为原料,在1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐([Amim]Cl)离子液体中,制备出蔗渣纤维素再生膜。通过偏光显微镜观察了蔗渣纤维素的溶解过程,采用红外光谱、扫描电镜、X射线衍射、热重及力学性能等分析测试手段,对蔗渣纤维素及再生膜进行表征,结果表明:未经活化的蔗渣纤维素可快速、直接溶解在离子液体中,再生前后蔗渣纤维素发生了从纤维素Ⅰ到纤维素Ⅱ的晶型转变,蔗渣纤维素再生膜具有致密的结构,热力学稳定性达到292℃,拉伸强度高达144MPa。     

热处理蔗渣纤维素/PVA复合膜的制备及性能研究

为提高纯蔗渣纤维素膜的包装性能,通过热处理和氢键作用制备性能优良的蔗渣纤维素/聚乙烯醇(PVA)复合膜。对复合膜的结构、力学性能、阻隔性、耐水性等进行综合表征分析。结果表明,经过170℃热处理后,含4%PVA的蔗渣纤维素复合膜的综合性能最佳。由于纤维素与PVA之间氢键以及热处理后醚键的共同作用,复合膜拉伸强度与断裂伸长率分别达到了52.83 MPa和26.32%,相比纯纤维素膜分别提高了约33%和500%。PVA的引入使得复合膜的氧气透过率[0.75×10^-14 cm³·cm/(cm²·s·Pa)]相比纯纤维素膜[3.6×10^-14 cm³·cm/(cm²·s·Pa)]降低了5倍。此外,复合膜的力学性能与透氧性能对高湿度的敏感性较低,表明其有良好的耐水性。综合分析表明,复合膜在食品包装材料方面,具有潜在的应用前景。     

细菌纤维素在LiCI/DMAc溶剂体系中的溶解性能研究

纤维素经过活化后可以溶解在Lic1/DMAc溶剂体系中,研究了乙二胺活化对细菌纤维素溶解性能的影响,得到最佳活化条件;研究了LICl的浓度、溶解温度和搅拌时间对溶解性能的影响,得到最佳溶解条件;研究了细菌纤维素在LiCl/DMAc极性溶剂体系中的溶解机理。     

Fe3+诱导聚多巴胺-聚乙烯亚胺电沉积制备单价选择性膜

仿生黏合剂聚多巴胺(polydopamine,PDA)与聚乙烯亚胺(polyethyleneimine,PEI)共沉积是构建单价选择性分离层的有效方法。本实验通过浸泡预处理将Fe³⁺引入阳离子交换膜，并利用电场作用和Fe³⁺诱导PDA-PEI在膜面沉积改性。结果表明，该方法大大缩短了单价选择性膜的改性时间，制备了单价选择性阳离子交换膜。利用扫描电子显微镜、紫外可见分光光度计、红外光谱仪、zeta电位对制得的膜进行表征和性能测试，探讨了Fe³⁺浓度对改性膜性能的影响。表明随着Fe³⁺浓度的增加改性膜的膜电阻呈上升趋势，而表面荷正电性和选择性均呈先增加后降低的趋势。由于电场和Fe³⁺对多巴胺聚合过程的共同影响，当Fe³⁺的浓度为0.001mol/L时，改性膜Na⁺/Mg²⁺选择性高达12.8，并且具有较低的膜电阻和优异的稳定性。     

尿素溶剂法纤维素纤维生产的低温溶解技术

低温尿素溶剂法生产纤维素纤维是一种新型溶剂法纤维素纤维生产工艺,浆粕在NaOH／尿素／水的溶剂低温体系中快速溶解,溶液经过湿法纺丝得到纤维,其工艺路线生产流程较短。纤维素溶解和纺丝成形过程中几乎没有化学反应,工艺和原材料都是无毒害的。但低温尿素溶剂法溶解机理复杂,溶解条件苛刻,成品纤维的强度还有待提高。     

细菌纤维素在LiCl/DMAc溶剂体系中的溶解性能研究

纤维素经过活化后可以溶解在LiCl/DMAc溶剂体系中,研究了乙二胺活化对细菌纤维素溶解性能的影响,得到最佳活化条件;研究了LiCl的浓度、溶解温度和搅拌时间对溶解性能的影响,得到最佳溶解条件;研究了细菌纤维素在LiCl/DMAc极性溶剂体系中的溶解机理。     

纤维素直接溶解成膜及其分离特性研究进展

借鉴纺织行业Lyocell纤维制备过程中采用的溶解方法,以N-甲基吗啉-N-氧化物（NMMO）为溶剂物理溶解纤维素,制备出了新型纤维素膜,并对其性能进行了测试.结果表明通过溶剂法制备的新型纤维素膜,应用潜力主要表现在3个方面：在湿态条件下对酸性气体具有较好的渗透性能;经过改性加入亚砜基团的纤维素膜对SO₂表现出较高且稳定的渗透性;因为纤维素的强亲水性,该膜应用于油水分离,其耐污染能力较强.     

功能性再生纤维素复合膜的制备及性能研究进展

纤维素是自然界中储量最大的天然高分子化合物,被认为是未来能源和化工的主要原料。然而,天然纤维素聚合度高、结晶度高的特性,使其难以溶于常规溶剂,极大限制了纤维素的应用。近年来,人们发现了多种新型纤维素溶剂体系,本文简要介绍了基于新型纤维素溶剂体系制备而来的再生纤维素膜以及一系列功能性再生纤维素基有机/无机复合膜材料。通过新型纤维素溶剂体系溶解再生得到的再生纤维素基复合膜在多孔性、热稳定性、强度等性能方面得到一定程度的改善,有望应用于包装、污水处理、传感器、生物医学等领域。本文基于再生纤维素膜及其复合膜材料的最新研究进展,对今后发展的热点方向进行了展望,旨在为纤维素溶解和功能性再生纤维素新材料的开发提供参考。     

大麻落麻纤维素膜制备及性能

将大麻长麻纺过程中产生的落麻溶解在氢氧化钠/硫脲/尿素水溶液中得到再生纤维素纺丝原液，通过相转化法制备出大麻落麻再生纤维素膜，并对大麻落麻纤维素的提取、溶解性能、成膜效果及再生纤维素膜的结构和性能进行研究。根据各项研究结果得出：4%浓度碱液处理后的大麻落麻纤维的纤维纯度较高，一定条件下能很好的溶解于氢氧化钠/硫脲/尿素溶剂中；当纤维素浓度达到6%时，可得到形貌较好的纤维素薄膜；纤维素经溶解制膜后，纤维素膜在较大程度上仍保留着纤维素的特征，纤维素晶型从纤维素Ⅰ转变为纤维素Ⅱ，纤维素薄膜的表面呈波纹状，并具有不均匀的多层结构。     

镁、铁离子降低羧甲基纤维素保水剂吸水率的机理探讨

采用环氧氯丙烷交联羧甲基纤维素得到交联羧甲基纤维素(CCMC),测试其在含Mg⁽²⁺⁾或Fe(2+)或Fe⁽³⁺⁾的盐溶液中的吸水特点,分析其结构变化,对Mg、Fe影响羧甲基纤维素保水剂吸水率的机理进行了研究。CCMC在Mg(3+)的盐溶液中的吸水特点,分析其结构变化,对Mg、Fe影响羧甲基纤维素保水剂吸水率的机理进行了研究。CCMC在Mg⁽²⁺⁾或Fe(2+)或Fe⁽³⁺⁾的盐溶液中吸水饱和后再放入去离子水中,测试其恢复性能;采用红外光谱和热失重方法分析吸附阳离子的CCMC的结构和交联度变化。结果表明,随着阳离子价态的增大,CCMC的恢复性能减弱。Mg(3+)的盐溶液中吸水饱和后再放入去离子水中,测试其恢复性能;采用红外光谱和热失重方法分析吸附阳离子的CCMC的结构和交联度变化。结果表明,随着阳离子价态的增大,CCMC的恢复性能减弱。Mg⁽²⁺⁾通过单原子螯合方式与CCMC中的羧基结合,而Fe(2+)通过单原子螯合方式与CCMC中的羧基结合,而Fe⁽³⁺⁾则通过双原子螯合配位;引入Mg(3+)则通过双原子螯合配位;引入Mg⁽²⁺⁾后,CCMC热解起始温度降低,质量损失增大,而引入Fe(2+)后,CCMC热解起始温度降低,质量损失增大,而引入Fe⁽³⁺⁾则提高CCMC热解起始温度,降低其质量损失。Mg(3+)则提高CCMC热解起始温度,降低其质量损失。Mg⁽²⁺⁾、Fe(2+)、Fe⁽³⁺⁾降低羧甲基纤维素保水剂的主要机理是通过与羧基结合,降低离子对电离度,同时引入Mg(3+)降低羧甲基纤维素保水剂的主要机理是通过与羧基结合,降低离子对电离度,同时引入Mg⁽²⁺⁾不会改变CCMC的交联度,而引入Fe(2+)不会改变CCMC的交联度,而引入Fe⁽³⁺⁾则大幅提高CCMC的交联度,进而降低吸水能力。     

纤维素在离子液体中的溶解特性研究

测定了纤维素在不同结构的离子液体——1-烯丙基-3-甲基咪唑氯化物([AMIM]Cl)和1-丁基-3-甲基咪唑氯化物([BMIM]Cl)中的溶解度和溶解速率。结果发现:相同条件下,纤维素在[AMIM]Cl中具有较大的溶解度和较快的溶解速率;随着纤维素聚合度的增大,相同条件下,纤维素在离子液体中的溶解度降低。进一步通过WXRD、FT-IR、13C NMR和黏度法分析了溶解前后纤维素的化学结构、结晶结构和聚合度,结果表明:纤维素在离子液体中的溶解属于直接溶解,纤维素经离子液体溶解和再生后,晶型由纤维素I转变为纤维素II;溶解时间和温度对再生纤维素的聚合度有较大的影响,随着溶解时间的延长和溶解温度的提高,再生纤维素聚合度降低。     

油田聚合物溶液黏度的影响因素研究

为降低离子对聚合物溶液黏度的影响，研究了K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、S^2-离子溶液对聚合物黏度的影响规律。研究表明，二价阳离子的影响比一价阳离子的影响大，阳离子中Fe²⁺的影响最大，阴离子中S^2-的影响最大。随着阳离子K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺浓度增加聚合物溶液黏度降低，当K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺离子质量浓度分别为40,1 000,60,50 mg/L时对母液黏度稳定性影响最大，此时1 500 mg/L聚合物溶液黏度降到110 mP·s。因此，对于油田选用配聚用水时，需要严格控制Fe²⁺和S^2-的出现并保证K⁺、N...     

纤维素溶解体系的研究进展

综述了纤维素无机溶剂及有机溶剂的研究进展,分析比较了各溶剂体系的优缺点。其中有机溶剂中离子液体和N-甲基氧化吗啉的溶解能力最强,无机溶剂中碱/尿素或硫脲/水体系的溶解能力最强。但纤维素在各个溶解体系中都有一定程度的降解。     

低温水热耦合亚铁离子活化过硫酸盐提高剩余污泥的脱水性能

含水率高的剩余污泥给污泥的无害化处理和资源化利用带来了挑战。本文采用低温水热耦合Fe²⁺活化过硫酸盐提高剩余污泥的脱水性能。结果表明，在80℃、Fe²⁺/S₂O₈^2-的摩尔比为1.25的条件下，加入0.75mmol/g DS的Fe²⁺和0.6mmol/g DS的S₂O₈^2-，污泥的毛细吸水时间(CST)由397.4s±7.9s下降到18.9s±0.4s。研究发现在低温水热耦合Fe²⁺活化过硫酸盐提高污泥脱水性能的过程中，污泥的粒径先减小后增大，胞外聚合物(EPS)被降解和絮体结构遭到破坏。在热和Fe²⁺的共同作用下加速了过硫酸盐的分解，生成的硫酸根自由基(SO₄^·-)和羟基自由基(^·OH)降解了EPS，促进结合水转化为自由水，有利于污泥的固液分离。这些研究可为低温水热耦合Fe     

反溶剂沉淀法合成Fe3+掺杂ZnO纳米结构及其可见光催化性能

以氯化胆碱-草酸低共熔溶剂(ChCl-OA DES)为溶剂，ZnO和Fe₂O₃为原料，通过简单的反溶剂沉淀法制备出不同掺杂浓度的Fe³⁺掺杂ZnO(Fe-ZnO)纳米结构。采用SEM、XRD、拉曼光谱、XPS等手段对所制Fe-ZnO结构与形貌进行了表征。结果表明，Fe-ZnO是由直径为20～30 nm纳米晶组装而成的微米棒。不同掺杂浓度的Fe-ZnO纳米晶均为六方铅锌矿结构，Fe³⁺很好地进入ZnO晶格。同时考察了所制Fe-ZnO的光吸收特性和光催化活性，发现Fe³⁺掺杂使其吸收峰红移至可见光范围，有效增强了可见光区域的催化活性。当Fe掺杂量为1.0%(atom)时，样品的光催化活性最好，比ZnO增大了约102倍。这说明Fe³⁺掺杂可改善ZnO对可见光光子的捕获能力。     

添加剂改性Fenton体系中Fe2+再生过程及机制的对比

Fe²⁺的再生直接决定Fenton体系产生的能力。选取羟胺、对苯二酚、对苯醌、亚硫酸钠4种典型添加剂,通过分析不同改性Fenton体系中Fe²⁺浓度、H₂O₂浓度、氧化还原电极电位（ORP）,揭示了Fe²⁺再生机制的差异,并进一步分析了不同添加剂与体系中H₂O₂及·OH的反应情况。结果表明：NH₂OH能快速使Fe²⁺再生,但伴随其消耗,Fe²⁺浓度不断降低。对苯二酚、对苯醌具有相似效果,两者均可大大强化Fe²⁺的再生。与NH₂OH不同,两者在体系中可迅速建立醌循环,持续还原Fe³⁺,且以两种物质或其组合均可建立循环。与上述机理均不同,Na₂SO₃会先与·OH及H₂O₂反应,因而不能有效还原Fe³⁺。实验还发现添加剂均存在与·OH的反应,其中Na₂SO₃还会消耗H₂O₂。     

甘蔗渣综纤维素膜的制备和性能研究

以甘蔗渣中所提取的综纤维素为原料，ZnCl₂溶液为溶剂，通过相转化法制备综纤维素膜，探究了综纤维素用量（以ZnCl₂溶液质量计，下同）、溶解时间、凝胶化时间和所浸泡甘油质量分数等因素对湿膜的孔隙率、水通量及干膜的力学性能的影响；并通过SEM、XRD、FT-IR、TG等表征方法分析了溶解成膜机理。研究结果证实了从甘蔗渣中提取的综纤维素可直接作为原料来制备综纤维素膜，当综纤维素用量为5%、凝胶化时间3 d、溶解1 h时制得的湿膜有着最小的水通量为17.2L/（m²·h），孔隙率为83.3%，再经10%质量分数的甘油增塑得到的干膜有着最大的拉伸强度，为21.9MPa，此时断裂伸长率为22.2%。根据FT-IR、TG可知以综纤维素为原料制得的膜中未包含半纤维素，半纤维素可能在溶解过程中水解或者在成膜过程中析出。根据SEM可知湿膜状态下膜内部有均匀孔洞，干燥后膜孔洞收缩形成致密结构。XRD结果表明综纤维素成膜后其中的纤维素由纤维素Ⅰ型转变为纤维素Ⅱ型，结晶度由48.8%降至41.5%。     

离子液体对稻草和微晶纤维素溶解性能的研究

研究了离子液体对稻草和微晶纤维素的溶解情况。升高温度、延长时间都可以使离子液体对纤维素的溶解能力提高,但应控制适宜的温度和时间,以免纤维素发生炭化。将稻草溶解再生产物的红外谱图与微晶纤维素的红外谱图比较,结果表明,稻草在离子液体中的溶解产物主要是纤维素：将从离子液体中析出的再生微晶纤维素进行红外光谱分析,结果表明微晶纤维素溶解前后的FT—IR谱图是相同的,说明离子液体是微晶纤维素的直接溶剂。