烟用二醋酸纤维丝束化学降解的可行性初探.

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1、烟用二醋酸纤维丝束化学降解的可行性初探.　　二醋酸纤维丝束是卷烟生产的重要辅料之一，每年在卷烟和滤棒的生产过程中，产生大量的废品，欧洲大约是3％-5％，全世界则是6％-8％，只是其中的烟丝部分可以重复利用，再进入生产过程，废醋纤丝束和每年人们抽吸后的大量烟蒂则弃之于大自然焚烧或掩埋，造成大量浪费，最主要是危害环境。我国约有3.2亿吸烟者，20世纪90年代后半期以来，我国的卷烟销售量大约在3200万箱至3500万箱之间，用于制成醋纤滤嘴卷烟的醋纤丝束使用量约为12万吨，将会产生大量工业垃圾污染环境，废醋纤丝束的降解

2、尤为重要。为环保和回收再利用，国外学者做了大量研究工作。欧洲的两个滤嘴丝束生产商即Rhone-RonlencRhodiaAG和CowrtauldFilter-Tow联合对醋纤滤嘴的生物降解进行了研究。日本烟草公司中央研究所研究了自然条件下醋纤的降解。他们的研究反应机理为自然态的生物降解，即在自然条件下，使多种细菌产生酶，通过酶的作用使醋纤降解成水溶性产物。而在国内醋纤的降解尚属空白。我们知道醋纤是由纤维素与醋酐反应而成，在碱性溶液中容易水解。本文采用①醋纤先形成纺丝溶液，再用强碱酯解。②在丝束丙酮溶液中加入乌洛托

3、品，使其在受热条件下引发降解。用这两种化学方法加快醋纤的降解，寻找出化学降解的最适条件。一、实验部分1．实验原理：我们从醋纤的制造过程可以看出，它由纤维素和醋酐在浓H2SO4的作用下形成三醋酸纤维，再经水解形成二醋酸纤维，它溶于丙酮，所以研究其化学降解机理可从它的制造过程入手。形成纺丝溶液后用强碱酯解机理。醋纤在丙酮中形成纺丝溶液，时间越长，溶胀和溶解效果越好，然后再加入强碱溶液令其立即酯解，酯解后的纤维素再用浓盐酸水解成葡萄糖，通过测葡萄糖比旋光度，看出醋纤水解效果。加入乌洛托品的化学降解机理。在丝束丙酮溶液中

4、加入乌洛托品，使其在受热条件下分解释放出NH3，用来降解醋酸纤维。 　　2．主要实验试剂和仪器0.625M和1.25MNaOH溶液，4∶1和2∶3丙酮：水溶液(体积比)，1∶1；1∶3和2∶3盐酸溶液，乌洛托品，烧杯，三口烧瓶，冷凝器，搅拌器，容量瓶，数字式自动旋光仪。3．实验步骤形成纺丝溶液后酯解。称取5g丝束八份于烧杯中，分别用4：1和2︰3浓度丙酮溶液浸泡数日，杯口密封，数日后再分别加入0.625M和1.25MNaOH溶液100ml置于三口烧瓶中，搅拌，回流，控温，反应5h后，冷却，过滤，滤液收集起来。将过

5、滤后的丝束置于一烧杯中，分别加入1︰3和2︰3浓度的盐酸溶液50ml不时地搅拌，加速其中纤维素的水解。2h后，加入蒸馏水过滤，定溶后测其比旋光度，然后换算成葡萄糖浓度，以求丝束降解程度，由于影响因素较多，采用正交实验法。加入乌洛托品后化学降解。称取丝束2g四份，加入4︰1丙酮溶液30ml，再按正交表中的顺序将5g，10g乌洛托品加到丝束丙酮溶液中，杯口密封，静置，浸泡数日，使其充分溶胀后倒入三口烧瓶中，加入100ml蒸馏水，搅拌，回流，控温，反应5h，冷却，过滤。再向过滤后的丝束中加入不同浓度的盐酸溶液30ml，

6、水解2h，温度控制在72℃-80℃，然后加入蒸馏水过滤，定溶后测其比旋光度，再换算成葡萄糖浓度，求出丝束降解程度。4．实验过程和实验数据形成纺丝后酯解实验。由于影响水解的因素很多，如浓度、时间、光、热、电等，故采用正交实验法，选用两个位级，列表如下：表1强碱酯解实验因素位级表说明：d-天；h-、时 表2强碱酯解实验表 　　加入乌洛托品后化学降解实验。在上次实验的基础上，考虑几个主要影响因素，仍用两个位级的正交实验，列表如下：二、结果分析正交表2全面地反应了不同因素对反应的影响程度，从实验结果可得出如下结论：表3加

7、入乌洛托品德化学降解试验因素位级表说明：d-天；h-、时 　　(1)从各因素所得产率之和可看出：采用位级2比位级1要好，但就丙酮而言，用4：1丙酮溶液要好。(2)从两个位级不同因素的四次产率之和的差来看，极差由大到小依次是：盐酸浓度；NaOH浓度；水解时间；温度；丙酮浓度。极差值越大，表示该物质对反应的影响越大，是主要影响因素。(3)从葡萄糖总量看：位级2的产率之和51.739比位级1产率之和31.576要高出20g*10-2以上，说明位级2的因素更能显著地加快丝束的化学水解。(4)在此酯解反应中，由于溶液浓度不

8、同，所以在加热时混合液沸腾的温度不同。本实验以溶液沸腾时温度为准，因此位级1和位级2的温度没能拉开，只是粗略地表明高温有利于化学降解。表3加入乌洛托品的化学降解实验因素位级表说明：d-天；h-小时表4加入乌洛托品的化学降解实验表由正交表4可看出： 　　(1)位级1和位级2几次产率之和极差值由大到小依次是：盐酸浓度；乌洛托品量；水解时间。说明盐酸浓度大小决定纤维素水解成葡萄