芦苇浆粕制备微晶纤维素的工艺研究

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以往生产微晶纤维素(MCC)的主要原料是木材和棉短绒等天然纤维,然而,我国森林资源匮乏,棉田也有限,用以制备MCC将面临越来越大的困难。芦苇在我国分布广,产量高,并蕴含着大量的纤维素,是丰富的可再生生物质资源,在此选用芦苇作为新原料生产MCC,具有重要的现实意义。本文采用两种不同的方法制备MCC,无机酸水解法和离子液体([BMIM]Cl)法。二者最优工艺条件及结果如下:(1)酸水解法:HCl浓度8%,水解时间90min,水解温度80℃,液比1:15。其中水解温度的影响较大,水解之后聚合度为256.88L·g-1,结晶度79.04%,得率90.23%,灰分0.089%。(2)离子液体法:水解温度75℃,时间3h,纤维素浓度2.5wt%。水解之后聚合度328.28L·g-1,结晶度77.97%,得率84.80%,溶解率0.38%,灰分0.05%。目前,酸水解法是制备MCC的主要方法,该法更容易实现大生产,成本低,但酸水解法致命的弱点是耗酸量较大,废液难处理,产物洗涤的耗水量也很大,很难解决污染及对设备的腐蚀等问题。离子液体是一种新型的溶剂,环保且可回收利用,本文也探索了溶解浆粕之后离子液体的回收应用情况:离子液体两次回收率均在95%以上,通过红外表征与文献中标准红外对比,证明回收的离子液体可以再利用。第一次回收后的离子液体再利用,得到微晶纤维素的聚合度379.56L·g-1,结晶度67.87%,得率88.51%,溶解率0.29%,灰分0.06%。第二次回收的离子液体再利用,得到微晶纤维素的聚合度381.61L·g-1,结晶度60.59%,得率88.63%,溶解率0.28%,灰分0.06%。第一次回收之后离子液体中的含糖量为0.8258%。由此可见,离子液体与传统无机酸或者有机溶剂相比可被称为“绿色”溶剂,发展前景可观,但是价钱较高,大生产还需进一步的研究和探讨可行性。
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