【摘 要】
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甘蔗渣是制糖工业的主要副产物,其成分与木质材料相差不多,世界上每年会产生大量的蔗渣,如果不充分利用,单纯用于燃烧,便能造成资源的浪费,也能造成环境的污染。近年来许多科学家都
【机 构】
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中国科学院广州化学有限公司(中国科学院广州化学研究所)
【出 处】
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中国科学院广州化学研究所 中国科学院广州化学有限公司(中国科学院广州化学研究所)
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甘蔗渣是制糖工业的主要副产物,其成分与木质材料相差不多,世界上每年会产生大量的蔗渣,如果不充分利用,单纯用于燃烧,便能造成资源的浪费,也能造成环境的污染。近年来许多科学家都在寻找合适的途径有效地利用甘蔗渣。其中将甘蔗渣与塑料共混制备高性能木塑复合材料是一个简单可行的方法,既能节省能源又能使甘蔗渣得到充分利用。
在甘蔗渣的利用过程中要对其处理,处理中会产生大量的污水,这些污水如果不进行降解等处理,一旦排入江河湖海就会对环境造成严重污染,影响着人类的身体健康,因此对污水的处理也是及其迫切。
本论文研究了甘蔗渣的预处理,并对处理甘蔗渣过程中的降解进行了研究。论文主要包括一下几部分内容:
1.对甘蔗渣经过超声/紫外光/双氧水(US/UV/H2O2)复合法预处理后结构和性能的变化进行了研究。比较了甘蔗渣处理前后红外光谱、白度、TGA、尺寸大小、微观结构的变化。处理后将甘蔗渣与PP共混,考查了复合材料力学性能的变化。实验结果表明:甘蔗渣经过US/UV/H2O2处理后,结构发生了变化,羰基增多,木质素含量降低,纤维被部分破坏,同时尺寸大小降低,稳定性也降低,在一定的处理时间内,甘蔗渣的白度有所提高;结构的改变增加了甘蔗渣与偶联剂的结合力及与PP的相容性。共混后的复合材料力学性能有较大程度的提高,在最佳处理条件下,处理后的甘蔗渣/PP复合材料的拉伸强度比未处理的甘蔗渣/PP复合材料的提高了34.8%,断裂伸长率提高了58.3%。
2.对木质素及其纤维素在紫外光/双氧水(UV/H2O2)体系下的降解过程进行了研究,通过对比处理前后木质素溶液的紫外可见光谱、红外光谱谱图、GPC,溶液COD的变化对其降解过程进行了跟踪和讨论,并讨论了双氧水浓度对木质素降解的影响。此外,还讨论了纤维素降解过程中GPC的变化。实验结果表明:在单独的紫外光处理下,木质素不发生降解,而UV/H2O2混合体系的共同作用下,在它们结构中的苯环开环,使木质素发生了降解。这主要是由于双氧水在紫外光照射下被激发成羟基自由基(·OH),自由基进攻苯环及侧链,并经一些中间产物最后降解成CO2、H2O等小分子化合物。
3.分别用超声和紫外光对木质素的模型化合物——愈创木酚进行处理。通过不同处理方法及条件下紫外可见吸收光谱的变化,研究并讨论了双氧水用量、pH值和反应物初始浓度对愈创木酚降解的影响。研究结果表明:愈创木酚的降解,在超声辐射时高温热解反应机理,在紫外光照射时是自由基氧化机理。在超声辐射处理时,较低的pH值对反应有利,在反应体系中加入双氧水对愈创木酚的降解影响不大,改变反应物的浓度,一定时间内愈创木酚降解的百分含量不变;在紫外光照射时,较高的pH值对反应有利,在反应体系中加入双氧水能促进愈创木酚的降解,增大反应物浓度,一定时间内愈创木酚降解的百分含量降低。
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