加拿大一枝黃花基的生物煉制及應(yīng)用.pdf

1、1935年，加拿大一枝黃花(SolidagoCanadensisL.)在我國上海、南京作為庭院花卉植物引入，經(jīng)過長期潛伏，20世紀(jì)80年代后在我國沿海地區(qū)10多個(gè)省市擴(kuò)散蔓延，2005年，在江浙滬的分布面積分別為16667hm2、11191hm2和7788hm2。由于其分布廣，生態(tài)破壞性強(qiáng)，根治難度大，嚴(yán)重威脅到我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、綠化及生態(tài)環(huán)境，導(dǎo)致分布區(qū)生物多樣性顯著下降。本論文以加拿大一枝黃花為原材料，分離提取出α-纖維素、木質(zhì)素與半纖

2、維素（戊糖溶液），然后應(yīng)用于工業(yè)原料的制備，獲得了微晶纖維素、薄層色譜、乙酰丙酸、固沙材料、改性蟻酸木質(zhì)素、糠醛，對其進(jìn)行表征、性能的測試及廢水的處理。在資源化利用的同時(shí)，也是一種治理加拿大一枝黃花的有效方式。主要研究內(nèi)容如下:
　　 (1)采用甲酸/鹽酸預(yù)處理方法，分離了加拿大一枝黃花木質(zhì)纖維的各組分，從其莖桿中提取出α-纖維素、木質(zhì)素和半纖維素，結(jié)果表明:加拿大一枝黃花莖桿與甲酸的固液比(g/v)為1:12，甲酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

3、88％，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37％的鹽酸作催化劑，在85℃下，反應(yīng)2.5h，三種木質(zhì)纖維組分的分離效果最好，纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的回收率分別為86.09％，80.36％和62.78％。
　　 (2)用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的稀硫酸和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6％的稀鹽酸制備微晶纖維素，分別在100℃下反應(yīng)120min和60min，獲得的樣品中微晶纖維素含量分別為89.2％和91.8％，顆粒平均大小分別為8.3μm和9.9μm，結(jié)晶度分別為84.03％和8

4、1.12％，晶粒尺寸分別為15.23nm和14.03nm。在上述制備基礎(chǔ)上，利用混合酸做正交試驗(yàn)，針對不同的性能需求（含量、結(jié)晶度、比容積、對Cr6+的吸附性能），得到相應(yīng)的微晶纖維素制備的最佳工藝，分別為:①16％H2SO4+6％HCl、溫度為108℃、時(shí)間為120min、固液比為1:20;②6％HCl、溫度為84℃、時(shí)間為45min、固液比為1:10;③6％H2SO4+6％HCl、溫度為108℃、時(shí)間為60min、固液比為1:20;

5、④6％H2SO4+6％HCl、溫度為92℃、時(shí)間為90min、固液比為1:10。用自制的微晶纖維素制備薄層色譜，有效實(shí)現(xiàn)了葡萄糖與木糖的分離，二者的比移值分別為0.5212與0.6409。
　　 (3)稀硫酸與α-纖維素在高溫高壓條件下反應(yīng)，制備乙酰丙酸，探討反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、酸濃度、固液比對乙酰丙酸產(chǎn)率的影響，采用氣相色譜法進(jìn)行產(chǎn)率的分析。結(jié)果表明，在反應(yīng)溫度230℃、反應(yīng)時(shí)間50min、硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)6％、固液比1:20的條

6、件下測得乙酰丙酸的產(chǎn)率為27.62％;反應(yīng)結(jié)束之后還原糖殘留量為1.02％;將制備乙酰丙酸過程中的副產(chǎn)物與接枝復(fù)合改性產(chǎn)物結(jié)合，制備固沙材料，進(jìn)行保水率測試，在室溫下，經(jīng)過48h，保水率可達(dá)78.26％;在模擬沙漠環(huán)境下，植物根系的生長狀況良好，并且有效減少了碳排放。
　　 (4)分別用丙烯酰胺和雙氧水對蟻酸木質(zhì)素進(jìn)行接枝復(fù)合和氧化的改性，用紅外與掃描電鏡進(jìn)行表征，探討這兩種改性材料在亞甲基藍(lán)染料廢水和Cr(Ⅵ)重金屬廢水處理方

7、面的應(yīng)用，結(jié)果表明:①接枝復(fù)合改性材料對初始濃度為50mg/L的亞甲基藍(lán)，在室溫，pH7，處理4h之后，吸附量為10.17mg/g，去除率達(dá)90.94％;對初始濃度為50mg/L的Cr(Ⅵ)，在室溫，pH6，處理4h之后，吸附量為1.78mg/g，去除率達(dá)44.74％。②氧化改性材料對初始濃度為50mg/L的亞甲基藍(lán)，在室溫，pH10，處理12h之后，吸附量為5.42mg/g，去除率達(dá)81.93％;對初始濃度為50mg/L的Cr(Ⅵ)，

8、在室溫，pH6，處理6h之后，吸附量為1.68mg/g，去除率達(dá)38.74％。對處理效果好的接枝復(fù)合產(chǎn)物作進(jìn)一步的正交試驗(yàn)與單因素實(shí)驗(yàn)，獲得最佳制備條件:木質(zhì)素與水固液比1:60，交聯(lián)劑質(zhì)量0.04g，引發(fā)劑質(zhì)量0.0875g，溫度60℃，木質(zhì)素與單體（丙烯酰胺）質(zhì)量比1:2。
　　 (5)用分子篩、磷酸鈣、醋酸三種不同的催化劑，在高溫高壓條件下催化木糖得到糠醛，考察反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、催化劑用量、木糖濃度對糠醛產(chǎn)率的影響。結(jié)果