3.3 结论与讨论
甘蔗渣中纤维素和木质素与半纤维素紧密地交织在一起,很难进行分离,为此作者把甘蔗渣纤维素提取工艺分为NaOH处理和NaClO2处理两个过程。在每一个过程,不仅对甘蔗渣纤维素提取含量进行了测定,还对半纤维素和木质素的脱除率进行了探讨,综合考虑确定出既能保持纤维素提取量,又可较多脱除半纤维素和木质素的工艺条件。NaOH处理的工艺条件为质量分数为4%的NaOH溶液和含量为0.7%的H2O2混合液联合处理,反应温度为85℃;NaClO2处理时的反应浓度为9.5 g/L。在NaOH处理过程,H2O2的加入可以促进了木质素和半纤维素的脱除,这是因为:一是H2O2在碱性介质中可以作为大分子半纤维素的温和增溶剂,促进了半纤维素的脱除;二是NaOH为H2O2的分解提供了碱性环境,增加了OOH-的离子浓度,生成了更多的OH-和O2,促进了木质素的脱除。按照本试验确定的工艺条件,甘蔗渣木质素脱除率较高,可达94.44%,但半纤维素的脱除率仅为75.54%,还有24.46%的半纤维素未被脱除,并且提取的纤维素含量也只有82.73%,还是有些偏低。因此,还需要进一步探讨甘蔗渣半纤维素的脱除工艺,以脱除更多的半纤维素,得到含量更高的优质纤维素。
根据Box-Behnken试验设计原理进行纤维素酸水解试验结果得出,硫酸浓度对纤维素得率的影响最大,水解温度次之,水解时间影响最小。通过建立微晶纤维素得率与硫酸浓度、水解温度、水解时间的二次多项式回归模型,得到了最佳工艺参数。经试验验证,硫酸浓度为56%、水解时间为180 min和水解温度为38℃时,晶体收率达到52.93%。试验值与理论值是吻合的,证明了该模型的合理可靠性。
实验过程制备的BCMC主要呈球形颗粒;BCMC/PVA复合材料的热学性能得到了明显改善,其中PVA-5复合材料的起始分解温度比纯PVA提高了30.73℃,残渣量增加了5%。BCMC/PVA复合材料的力学性能同时得到了提高,其中PVA-5复合材料的拉伸强度和断裂伸长率分别比纯PVA膜提高了50.98%和16.25%。
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