基于玉米秸秆吸油材料的制备及性能研究

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1、硕士学位论文基于玉米秸秆吸油材料的制备及性能研究PREPARATIONANDPROPERTIESOFOILABSORBENTMATERIALSBASEDONCORNSTALK王海娇哈尔滨工业大学2015年7月国内图书分类号：TQ352.8学校代码：10213国际图书分类号：544.7密级：公开工学硕士学位论文基于玉米秸秆吸油材料的制备及性能研究硕士研究生：王海娇导师：吴松全副教授申请学位：工学硕士学科：化学工程与技术所在单位：化工学院答辩日期：2015年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TQ352.8U.D.C:544.7Dissertationf

2、ortheMasterDegreeinEngineeringPREPARATIONANDPROPERTIESOFOILABSORBENTMATERIALSBASEDONCORNSTALKCandidate：WangHaijiaoSupervisor：A.P.WuSongquanAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ChemicalEngineeringandTechnologyAffiliation：SchoolofChemicalEngineeringDateofDefence：July,2015Degr

3、ee-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要经济的蓬勃发展离不开能源的支持，石油溢油事故接连不断发生，给全世界范围内的生态环境和社会经济带来严重的影响。目前常见的处理溢油事故的方法中，吸附材料被认为是最有效和经济的选择。本文以常见的农业废弃物玉米秸秆为基体制备了不同类型纤维素吸油材料，旨在实现玉米秸秆的高值化利用。首先，研究了基于玉米秸秆物理结构吸油材料的吸油性能。玉米秸秆表面蜡质层和粗糙大孔结构使其具有良好的吸油能力，温度和粒径影响秸秆的吸油性能，研究表明20℃下40目秸秆对俄油的

4、吸油能力最好，达到5.3g/g。采用稀盐酸、NaOH溶液、NaClO2溶液处理玉米秸秆，预处理均能提高秸秆的吸油能力，但强碱处理严重破坏秸秆中空管腔结构，NaClO2溶液预处理不影响玉米秸秆的整体结构。NaClO2溶液预处理玉米秸秆吸油能力最高，能够吸附自重9.16倍俄油。乙酰化改性和疏水二氧化硅粒子改性预处理秸秆的吸油能力分别提高到13.84g/g、10.42g/g。其次，为了制备高性能纤维素基吸油材料，采用苯醇抽提、酸性NaClO2溶液、NaOH溶液连续5步处理玉米秸秆来提纯纤维素。苯醇抽提能除去秸秆表面蜡质层，两次酸解能够除去秸秆中的木质素并将秸秆分散成单根纤维，两次碱处

5、理能除去秸秆中半纤维并强烈破坏纤维素无定形区，但纤维素纯化过程中纤维素晶体结构不变，结晶指数从46.8%逐步提高到56.5%。另外，采用硫酸水解纯化纤维素法制备了纳米纤维素，40℃硫酸水解纯化纤维素40min能够得到平均直径约为38nm的纳米纤维素，但纳米纤维素极易自组装成片层结构。酸解时间延长或者温度升高，纳米纤维素团聚现象越明显。最后，以纯化纤维素和纳米纤维素为原料制备了三维多孔纤维素气凝胶吸油材料。120℃下0.5%纯化纤维素在60%LiBr溶液溶解，冷却再生可以得到孔隙率达到93.6%，能够吸附自重5-7倍油品的再生纤维素气凝胶，且能够循环吸油8次以上。纯化纤维素溶解再

6、生过程中，纤维素晶体从典型的I型结构转变为微弱的Ⅱ型结构，但没有出现纤维素衍生物。为了得到高性能气凝胶，将MTMS溶胶与纳米纤维素溶胶复合，通过纤维素与硅醇缩聚反应制备疏水亲油纳米纤维素气凝胶，该气凝胶能够吸附自重15-31倍油品，对高粘度俄油的保油率高达89%。关键词：玉米秸秆；纤维素；纳米纤维素；气凝胶；吸油材料I哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractVigorouseconomicdevelopmentcan’tmakeupwithoutthesupportofenergy.Recentlyoilspillaccidentsoccurredoneafteranot

7、her,resultingseriousrepercussionstotheworldwideecologicalenvironmentandsocialeconomy.Amongtheconventionalmethodscurrentlyemployedforoilspillcleanupthesorbentmaterialisconsideredtobethemostefficientandeconomicaloption.Inthispaper,differentkindsofcel