离子液体体系中纤维素的强化溶解与再生

来源 :齐鲁工业大学 | 被引量 : 5次 | 上传用户:CANDICE301
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由于天然纤维素具有高度有序的晶体结构,很难溶于大多数溶剂,从而限制了其应用。在本论文中,我们开发了一种高效的纤维素溶剂体系—酸/离子液体体系以促进纤维素溶解。研究结果表明,液体酸(浓硫酸)可提高离子液体的溶解能力,但又容易导致纤维素水解,而固体酸催化剂不存在上述问题。固体酸(Amberlyst~?15和磷钨酸)的加入可显著增强离子液体溶解纤维素的能力。与BmimCl体系相比,固体酸/离子液体体系的处理条件更温和,不但能实现高效溶解,而且溶剂容易回收。此外,再生纤维素的表征显示固体酸/离子液体体系是纤维素的非衍生化溶剂,有助于实现纤维素的彻底溶解。固体酸/离子液体体系在生物质处理方面具有低成本、绿色环保等优点,有望成为一种有前景的高效溶剂体系,这将大大拓宽生物质资源的利用潜力。溶解后的纤维素经水、醇、丙酮和N,N二甲基甲酰胺(DMF)等反溶剂再生,并对再生纤维素进行酶解。通过聚合度、X-射线衍射、环境扫描电子显微镜、热重分析、傅里叶红外分析等分析方法对再生纤维素进行表征,探讨不同反溶剂对再生纤维素结构与性能的影响。研究发现,再生纤维素由纤维素I型转变到纤维素II型,经水、乙醇、丙酮/水(1/1,v/v)和DMF/水(1/1,v/v)再生后纤维素的聚合度、得率和热稳定性均降低且降低程度均不同,比表面积和孔隙度的增加程度各不同,且再生纤维素的酶解产物(葡萄糖)含量从21.64%增加到30.25%。经DMF/水(1/1,v/v)再生后纤维素的各种表征特性均最佳,因此DMF可作为性能优良的反溶剂,获取低结晶度、高反应活性的再生纤维,这将为纤维素衍生物的开发利用提供理论基础。
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