離子液體中木質(zhì)纖維素生物質(zhì)的溶解及再生材料的結(jié)構(gòu)和性能.pdf

1、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

2、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(duì)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(duì)纖維素材料形貌的影響。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴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)

3、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。⑵研究了玉米芯氣凝膠對(duì)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

4、膠對(duì)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(duì)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2h時(shí)，吸附達(dá)到飽和。當(dāng)吸附溫度為40℃時(shí)，氣凝膠對(duì)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。⑶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(duì)纖維

5、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(duì)再生纖維素材料形貌結(jié)構(gòu)及性能的影響。25℃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(duì)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([(CH3CH2CH2CH2)4N][CH3CH2COO])解離為[(CH3CH2CH2CH2)4N]+陽離子和[CH3CH2COO]-陰離子，溶劑中的[