碱木质素壳聚糖复合膜的制备及其性能表征

论文摘要

碱木质素是我国造纸工业的主要副产物,直接排放会造成严重环境污染,而且碱木质素是芳香族可再生资源,以污染物大量排放是对资源的极大浪费。因此对碱木质素的开发和利用,不仅可以减少对环境的污染,还可缓解资源危机,维持可持续发展。本文将碱木质素制成膜材料并探索膜的用途,先后制备了碱木质素壳聚糖共混膜和碱木质素壳聚糖反应膜。由于碱木质素反应活性低,因此先用甲醛在碱性条件下对碱木质素进行改性,使其总羟基提高57.6%,醇羟基提高150.9%,酚羟基提高16.2%,得到了活性较高的羟甲基化碱木质素。用羟甲基化碱木质素和壳聚糖先后合成了碱木质素壳聚糖共混膜和碱木质素壳聚糖反应膜,并测定了膜的物理性能并探讨膜的用途。碱木质素壳聚糖共混膜对二价铜离子的螯合性能较好,静态饱和吸附量是303.75μg/cm~2,比壳聚糖膜提高了50.2%;同样动态过滤500 mL硫酸铜溶液,碱木质素壳聚糖共混膜对二价铜离子单位面积膜的累积螯合量是47.41μg/cm~2,比壳聚糖膜提高了52.39%。用戊二醛将羟甲基化碱木质素和壳聚糖交联制备碱木质素壳聚糖反应膜,此膜具有极好的抗酸性能,可以在pH=0.1的强酸条件下保持完整和强度,但是膜对二价铜离子的螯合性能比壳聚糖膜下降。本文还探讨了碱木质素壳聚糖反应膜对尿素的缓释效果和膜对漆酶的固定化效果。碱木质素基成膜性研究比较成功但是碱木质素基膜材料的应用尚需要进一步的研究和探讨,将来可以探索碱木质素壳聚糖反应膜在反应型缓释肥料或农药、农业地膜等方面的使用性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 碱木质素
• 1.1.1 碱木质素的概述
• 1.1.2 碱木质素的结构
• 1.1.3 碱木质素的物理性能
• 1.1.4 碱木质素的化学改性方法
• 1.1.5 碱木质素的应用
• 1.2 壳聚糖
• 1.2.1 壳聚糖的结构特征
• 1.2.2 壳聚糖的物理性质
• 1.2.3 壳聚糖膜
• 1.2.4 壳聚糖膜的应用
• 1.2.5 壳聚糖膜存在的问题
• 1.3 本论文的研究目的及内容
• 2 羟甲基化碱木质素的合成和壳聚糖的物理性能
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验药品和仪器
• 2.2.2 羟甲基化碱木质素的合成
• 2.2.3 碱木质素的物理性能测定
• 2.2.4 碱木质素化学官能团测定
• 2.2.5 壳聚糖的物理性能测定
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 碱木质素的提纯与分离
• 2.3.2 碱木质素物理性能的分析
• 2.3.3 羟甲基化碱木质素的合成机理
• 2.3.4 羟甲基化碱木质素合成方法的选择
• 2.3.5 碱木质素的红外谱图分析
• 2.3.6 壳聚糖的物理性能分析结果
• 2.4 本章小结
• 3 碱木质素壳聚糖共混膜的制备与性能表征
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验药品和仪器
• 3.2.2 碱木质素壳聚糖共混膜的制备
• 3.2.3 碱木质素壳聚糖共混膜的物理性能测定
• 3.2.4 碱木质素壳聚糖共混膜形貌观察
• 3.2.5 碱木质素壳聚糖共混膜螯合二价铜离子性能测定
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 碱木质素壳聚糖共混膜的制备分析
• 3.3.2 碱木质素壳聚糖共混膜支撑体的选择
• 3.3.3 共混比对碱木质素壳聚糖共混膜外观的影响
• 3.3.4 共混比对碱木质素壳聚糖共混膜均匀性的影响
• 3.3.5 碱木质素壳聚糖共混膜和壳聚糖膜抗酸性能的对比分析
• 3.3.6 碱木质素壳聚糖共混膜的形貌分析
• 3.3.7 碱木质素壳聚糖共混膜对二价铜离子静态吸附量分析
• 3.3.8 共混比对膜单位面积动态过滤螯合二价铜离子性能的影响
• 3.3.9 碱木质素壳聚糖共混膜和壳聚糖膜的动态过滤螯合性能对比
• 3.4 本章小结
• 4 碱木质素壳聚糖反应膜的制备与性能表征
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验药品和仪器
• 4.2.2 碱木质素壳聚糖反应膜的制备
• 4.2.3 甘油加入量对碱木质素壳聚糖反应膜的外观状态测定
• 4.2.4 碱木质素壳聚糖反应膜的物理性能测定
• 4.2.5 碱木质素壳聚糖反应膜的红外光谱测定测定
• 4.2.6 碱木质素壳聚糖反应膜对二价铜离子螯合性能的测定
• 4.2.7 碱木质素壳聚糖反应膜对尿素缓释性能的测定
• 4.2.8 碱木质素壳聚糖反应膜固载漆酶的测定
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 碱木质素壳聚糖反应膜外观分析
• 4.3.2 碱木质素壳聚糖反应膜的厚度结果分析
• 4.3.3 碱木质素壳聚糖反应膜的抗酸性能分析
• 4.3.4 碱木质素壳聚糖反应膜的抗碱性能分析
• 4.3.5 碱木质素壳聚糖反应膜吸水溶胀度的结果分析
• 4.3.6 碱木质素壳聚糖反应膜扫描电镜观察结果分析
• 4.3.7 碱木质素壳聚糖反应膜的红外光谱分析
• 4.3.8 碱木质素壳聚糖反应膜较优条件的确定
• 4.3.9 甘油加入量对碱木质素壳聚糖反应膜的影响分析
• 4.3.10 碱木质素壳聚糖反应膜对二价铜离子螯合性能测定结果
• 4.3.11 碱木质素壳聚糖反应膜对尿素缓释性能的分析
• 4.3.12 碱木质素壳聚糖反应膜固载漆酶的结果分析
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢