紡織用竹漿粕的制備及其機(jī)理研究.pdf

1、本論文以毛竹為研究對(duì)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(duì)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(shí)驗(yàn)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(yàn)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(shí)間20min和草酸含量2％。根據(jù)上述結(jié)果，進(jìn)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(shí)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(xì)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(dòng)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(dòng)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(dá)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(shí)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(dòng)力學(xué)研究
　　蒸煮過程中脫木素動(dòng)力學(xué)由主要和殘余脫木素階段組成，并且均為擬一級(jí)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(duì)脫木素在主要和殘余脫木素階段

7、的反應(yīng)級(jí)數(shù)分別為0.347和0.444。硫化鈉濃度對(duì)脫木素在主要和殘余脫木素階段的反應(yīng)級(jí)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(jī)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(shí)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(shí)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(shí)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(duì)酶漂白前后竹漿料和廢液進(jìn)行檢測(cè)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