纤维素碱性降解反应影响因素研究

论文摘要

制浆造纸的主要原料是植物纤维素。在碱性溶液中纤维素会发生降解反应。这些降解反应使得纤维素的平均聚合度下降,纸浆的强度下降。本实验除了研究用碱量、反应温度、反应时间对纤维素碱性降解性能的影响外,还以钾离子和镁离子作为碱金属和碱土金属离子的代表,重点考察金属离子对纤维素碱性降解性能的影响。本实验从模型物的角度入手,选取微晶纤维素作为纤维素模型物,利用紫外分光光度计测定反应液中还原糖变化及红外光谱分析微晶纤维素反应前后结构变化来考察各因素对反应的影响。再选取棉纤维作为纤维素反应物,考察不同条件下纤维素碱性降解反应前后质量变化,平均聚合度的变化,反应活化能及反应产物葡萄糖含量等方面来研究纤维素碱性降解性能。微晶纤维素碱性降解反应时：温度高于80℃后,微晶纤维素碱性反应较为剧烈。当用碱量达到20%后,微晶纤维素降解量变化较小。通过红外光谱吸收峰相对强度比较分析得出,加入镁离子反应后的微晶纤维素与空白样相比,纤维素分子内氢键和分子间氢键发生断裂较多,β-2糖苷键的断裂较空白样少。加入钾离子反应后的微晶纤维素与空白样相比,分子间氢键断裂较空白样少,β-2糖苷键含量增加。棉纤维素碱性降解反应时：同条件下反应后,加入钾离子的纤维素平均聚合度较空白样小,加入镁离子的样品较空白样大。通过比较反应速率常数和活化能得出,钾离子促使纤维素降解速率加快,反应相对容易进行,而镁离子起相反作用。通过高效液相色谱检测到纤维素碱性降解产物葡萄糖含量为0.8558g/L,加入镁离子纤维素碱性降解产物葡萄糖含量为0.6378g/L,加入钾离子纤维素碱性降解产物葡萄糖含量为1.5010g/L。这些说明镁离子抑制了纤维素的碱性降解产物葡萄糖的生成而钾离子对其有促进作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 植物纤维素资源
• 1.1.1 植物纤维素资源的应用现状
• 1.1.2 纤维素资源利用面临的困难及发展方向
• 1.1.3 植物纤维素在制浆造纸工业的应用情况
• 1.2 纤维素结构
• 1.2.1 纤维素的物理结构
• 1.2.2 纤维素化学结构
• 1.3 纤维素性质
• 1.3.1 纤维素物理性质
• 1.3.2 纤维素化学性质
• 1.4 纤维素的降解
• 1.4.1 纤维素的机械降解
• 1.4.2 纤维素的酸性降解
• 1.4.3 纤维素的氧化降解
• 1.4.4 纤维素的光化学降解
• 1.4.5 纤维素的热降解
• 1.4.6 纤维素的生物降解
• 1.4.7 纤维素的碱性降解
• 1.5 纤维素降解速率表征方法
• 1.5.1 常见表征方法
• 1.5.2 纤维素降解动力学
• 1.6 纤维素碱性降解影响因素
• 1.6.1 反应条件对纤维素碱性降解性能的影响
• 1.6.2 金属离子对纤维素降解反应的影响
• 1.7 研究内容及研究意义
• 2 实验材料与方法
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 实验原料
• 2.1.2 实验药品
• 2.1.3 备料方法
• 2.2 实验仪器
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 微晶纤维素碱性降解反应
• 2.3.2 微晶纤维素降解反应分析方法
• 2.3.3 棉纤维碱性降解反应
• 2.3.4 棉纤维素降解反应分析方法
• 2.3.5 纤维素碱性降解动力学方法
• 3 结果与讨论
• 3.1 微晶纤维素碱性降解
• 3.1.1 葡萄糖标准曲线的绘制
• 3.1.2 温度对微晶纤维素碱性降解的影响
• 3.1.3 时间对微晶纤维索碱性降解的影响
• 3.1.4 碱用量对微晶纤维素碱性降解的影响
• 3.1.5 钾离子对微晶纤维素碱性降解的影响
• 3.1.6 镁离子对微晶纤维素碱性降解的影响
• 3.1.7 金属离子对纤维素碱性降解的影响红外分析图
• 3.1.8 小结
• 3.2 棉纤维素碱性降解
• 3.2.1 棉纤维素碱性降解反应
• 3.2.2 钾离子对纤维素碱性降解的影响
• 3.2.3 镁离子对棉纤维素碱性降解的影响
• 3.2.4 棉纤维素碱性降解平均聚合度变化
• 3.2.5 小结
• 3.3 纤维素降解产物葡萄糖含量测定
• 3.3.1 纤维素降解产物中糖类物质的定性分析
• 3.3.2 纤维素降解产物中葡萄糖的定量分析
• 3.3.3 小结
• 4 结论
• 4.1 论文总结
• 4.2 论文的创新之处
• 5 展望
• 6 参考文献
• 7 攻读硕士学位期间发表论文情况
• 8 致谢