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)原料是自然界中儲量豐富的可再生資源，具有可生物降解、綠色環(huán)保、價格廉價等優(yōu)點，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，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，本文

2、設(shè)計了四丁基銨丙酸鹽/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)量比對纖維素溶解度的影響及可能的溶解機理，同時探索了制備條件及制備流程對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，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模擬污水次甲基藍溶液中次甲基藍的吸附效果，結(jié)果表明0.5％的玉米芯溶液制備的氣凝

4、膠對次甲基藍的脫色率最高，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，氣凝膠對次甲基藍溶液的吸附速率在剛開始階段較快，吸附時間達到2h時，吸附達到飽和。當(dāng)吸附溫度為40℃時，氣凝膠對次甲基藍脫除效果最好。本研究成果為有效利用價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值。⑶設(shè)計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)量比對纖維

5、素溶解度的影響及纖維素在這種溶劑中的溶解機理。同時，探索了調(diào)控制備條件及流程對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[