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《西安工程大学》 2011年
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稻秸秆纤维的化学/生物酶提取工艺及性能探讨

花兆辉  
【摘要】:天然纤维素原料具有解决当前世界面临的粮食短缺、能源危机、环境污染等问题的巨大潜力。在煤、石油、天然气的储量日益减少的今天,开发利用农作物秸秆生产新能源已放到国家能源发展战略地位。由于天然植物纤维资源丰富、价格低廉,加之其突出的优点是具有生物可降解性和可再生性,在解决人类所面临的能源、资源和环境问题方面有重要性。开发应用无污染的新型纺织原料,采用对环境友好型的生产工艺,将成为未来纺织业发展的必然趋势。作为一种新型的天然纤维素纤维,稻秸秆纤维的开发利用不仅可以替代化学纤维,同时也符合现在所提倡的可持续发展战略。 本课题将生物酶(木聚糖酶、果胶酶)引入到稻秸秆纤维的提取中,结合稻秸秆化学脱胶工艺,以取得性能更优异的稻秸秆纤维。根据稻秸秆的化学组成及物质构成特点,并借鉴其它天然植物纤维的脱胶研究,采用了单独化学脱胶、单独生物酶脱胶和生物酶/化学联合脱胶三种提取工艺。对提取出来的稻秸秆纤维残胶率、长度、细度、断裂强度、失重率、可挠度等进行测试,分析实验结果并优化处理工艺。 文中通过单因素分析、正交实验及二次通用旋转回归设计对实验结果进行分析,制定出了较好的脱胶工艺,并对提取的稻秸秆物理化学性能进行了分析比较。经过总结,得出了稻秸秆最优的提取工艺方法,即木聚糖酶/化学联合脱胶工艺。其工艺流程为:试样准备→浸酸→水洗→生物酶处理→热水失活→水洗→碱煮→水洗→酸洗→水洗→抖松→脱水→给油→脱水→烘干。通过回归显著性检验及相互关系图分析了木聚糖酶浓度、处理温度、时间对稻秸秆纤维长度、细度、断裂强度及可挠度的影响,找出了最佳的工艺方案为:木聚糖酶浓度10.93%,作用温度51.7℃,作用时间10.3h。在此优化工艺条件下,稻秸秆纤维的优化性能指标为:长度7.182cm,细度3.456tex,断裂强度3.859cN/dtex,可挠度1.466捻/(tex·m)。 本文对联合脱胶工艺下提取的稻秸秆纤维进行物理机械性能测试,将其结果与其它植物纤维进行比较分析。并运用红外和XRD的分析方法对稻秸秆的微观结构及组成进行了测试分析,从红外光谱图可以看出稻秸秆纤维具有与其它纤维素纤维相类似的化学结构。通过XRD衍射结果,分析了稻秸秆纤维的衍射图分峰并计算其面积,得出稻秸秆纤维的结晶度为62.14%。
【学位授予单位】:西安工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TS102.2

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【参考文献】
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