紡織用竹漿粕的制備及其機理研究.pdf

1、本論文以毛竹為研究對象，研究毛竹酸預(yù)水解、硫酸鹽法制漿、生物酶漂白竹漿粕的工藝，漿粕質(zhì)量指標(biāo)與后加工性能之間的關(guān)系，探討半纖維素和木素溶出規(guī)律對漿粕后加工性能的影響，為紡織材料用竹漿粕規(guī)?；a(chǎn)和理論研究提供理論依據(jù)。
　　1．毛竹原料化學(xué)組成分析及草酸預(yù)水解工藝研究
　　通過實驗得出毛竹的化學(xué)組成結(jié)果：45.38％的纖維素含量，21.93％的聚戊糖含量，22.62％的酸不溶木素含量，1.06％的灰分含量，10.89％的水分

2、含量，6.06％的熱水抽出物含量，26.70％的1％NaOH抽出物含量，7.10％的苯醇抽出物含量。
　　草酸預(yù)水解毛竹的單因子試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，酸預(yù)水解工藝條件為液比1:10，預(yù)水解溫度170℃，預(yù)水解時間20min和草酸含量2％。根據(jù)上述結(jié)果，進一步通過響應(yīng)面法分析優(yōu)化結(jié)果發(fā)現(xiàn)，酸預(yù)水解最優(yōu)工藝條件為：預(yù)處理溫度為174℃，預(yù)處理時間為26min，草酸濃度為3％，在此條件下，纖維素含量、木素去除率和半纖維素溶解率的理論值分別為63

3、.91％、77.98％、96.67％。
　　通過掃描電鏡（SEM）觀察分析后發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過草酸預(yù)水解后，漿料中纖維素表面的溝槽比預(yù)水解前更多，纖維素外層變得松散，纖維細胞壁也被破壞。由傅立葉紅外光譜（FTIR）分析后可以看出，毛竹漿料的紅外譜圖經(jīng)草酸預(yù)水解后，其圖譜變化不明顯。通過X射線衍射（XRD）分析，漿的結(jié)晶度從52.5％上升到65.12％，這表明漿料纖維素的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生了一定的變化。
　　2．草酸預(yù)水解動力學(xué)模型研究<

4、br>　　應(yīng)用 Saeman模型研究了高溫、低草酸濃度條件下半纖維素水解過程的動力學(xué)，從而得出木糖生產(chǎn)速率常數(shù)（k1)和木糖降解速率常數(shù)(k2)表達式為：
　　k1=μ1[Ac] n1 exp(-E1/RT)=2.232×1012[Ac]1.324exp(-11699.5/T) k2=μ2[Ac] n2 exp(-E2/RT)=2.33×1010[Ac]0.5011 exp(-16403/T)
　　3．水解硫酸鹽蒸煮工藝研究

5、
　　優(yōu)化毛竹原料的蒸煮條件后，其最佳的蒸煮條件如硫化度、用堿量、蒸煮溫度、保溫時間、液比、蒸煮起始溫度和升溫速率分別為25％、18％、155℃、60min、1:8、90℃和4-5℃/10min。在最佳蒸煮條件下獲得的竹漿，其化學(xué)組分如蒸煮得率、α-纖維素含量、卡伯值、平均聚合度、蒸煮后黑液的pH、纖維素含量、聚戊糖含量和酸不溶木素含量分別為31.36％、93.33％、21.07、935、12.33、92.98％、8.12％和1.

6、37％。
　　由FTIR觀察分析竹漿后發(fā)現(xiàn)，其纖維形態(tài)特征有較大改變，通過XRD分析竹漿的結(jié)晶度后發(fā)現(xiàn)，纖維素結(jié)晶度有很大的增加，結(jié)晶度由蒸煮前的65.12％上升到87.8％。
　　4．硫酸鹽蒸煮脫木素反應(yīng)歷程和動力學(xué)研究
　　蒸煮過程中脫木素動力學(xué)由主要和殘余脫木素階段組成，并且均為擬一級反應(yīng)，兩種階段的化學(xué)反應(yīng)活化能分別為93.97 kJ/mol和85.73 kJ/mol。氫氧化鈉濃度對脫木素在主要和殘余脫木素階段

7、的反應(yīng)級數(shù)分別為0.347和0.444。硫化鈉濃度對脫木素在主要和殘余脫木素階段的反應(yīng)級數(shù)分別為0.003和0.010。
　　主要脫木素階段：-dL/dt=A·e-11303/T·L·[OH-]0.347·[S*]0.003
　　殘余脫木素階段：-dL/dt=A·e-10312/T·L·[OH-]0.444·[S*]0.010
　　5．木聚糖酶和漆酶協(xié)同漂白竹漿粕工藝及機理研究
　　木聚糖酶和漆酶各自的酶制劑最優(yōu)

8、工藝條件如下：最佳溫度為65℃，有效pH為5；單一木聚糖酶處理最佳條件為：酶用量1.4％，反應(yīng)pH值5.2，反應(yīng)溫度60℃，漂白時間20min，漿濃度8％，浴比l:10；單一漆酶處理最佳條件為：酶用量1.4％，反應(yīng)pH值5.0，反應(yīng)溫度65℃，漂白時間25min，漿濃度8％，浴比l:10；（L+X）復(fù)合酶漂白竹漿工藝條件為木聚糖酶用量為0.5％，漆酶用量為0.4％，濃度8％，時間20min，pH值5，溫度65℃，浴比1:10；5種不同酶

9、體系漂白竹漿后的白度、卡伯值和粘度研究發(fā)現(xiàn)，（L+X）、LX和XL漂白竹漿后，三種漂白效果較好，而（L+X）漂白效果最好，說明復(fù)合酶能夠提高漂白的效果。
　　利用紫外、紅外、X衍射儀和電鏡掃描分別對酶漂白前后竹漿料和廢液進行檢測分析后發(fā)現(xiàn)，酶漂白竹漿降低了竹漿中的木素含量，其中木聚糖酶和漆酶復(fù)合酶漂白漿的木素含量降低最多，木聚糖酶漂白漿降低最少；漿料經(jīng)酶漂白處理后，己烯糖醛酸含量都有一定下降。經(jīng)紫外光吸收光譜分析發(fā)現(xiàn)，在190-4