对甲基苯磺酸水解结合酶后处理制备水洗麦糠纳米纤维素的研究开题报告

 2021-08-08 16:41:12

1. 研究目的与意义

造纸工业中,麦草用于制浆前须筛选除去麦草中的麦穗、根部及部分叶片等,这些不适合造纸的麦草部分构成麦草制浆废弃物,统称麦糠,其通常占麦草原料量的 20%左右,是一种非常可观的纤维素废弃物资源,这些废弃物资源的合理利用已成为麦草制浆工厂亟需解决的问题。

其中,麦糠纤维素废弃物制备纳米纤维素是麦糠有效利用的途径之一。

本课题拟通过水洗涤除去麦糠中大量游离灰分,再通过对甲基苯磺酸水解麦糠中部分木质素,接着盘磨处理得到麦糠纤维素纳米纤丝,最后通过纤维素内切酶适当处理得到尺寸更小、形态分布更为均一的纳米纤维素,实现麦草制浆废弃物的有效利用。

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2. 国内外研究现状分析

纳米纤维素被定义为一种至少有一维尺寸达到纳米级的纤维素材料。

文献报道的纳米纤维素的相关名词约有二十种,木质纤维经过不同方法处理可制备出不同形态及性质的纳米纤维素,但它们总体上分为两大类,分别为用酸或酶水解的方法制备出的长宽均为纳米级别的棒状纳米纤维素,即纳米纤维素晶体(cellulose nanocrystals, cnc)和用物理机械方法制备出的宽为纳米级别而长度可为微米级别的网状纳米纤维素,即纤维素纳米纤丝(cellulose nanofibrils, cnf)。

以农业废弃物等为原料制备纳米纤维素,必须经过类似于纸浆工厂中的制浆过程的物理化学处理手段,脱除原料中的半纤维素及木质素以纯化纤维素。

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3. 研究的基本内容与计划

(1)确定预处理的工艺条件,分析不同水洗条件、酸浓、温度、处理时间、酶处理条件对麦糠制备纳米纤维素的影响;(2)分析水洗预处理和酸水解对麦糠形态及成分的影响;(3)分析酶后处理对纳米纤维素形态及尺寸的影响。

研究计划:(1)准备工作阶段:阅读相关资料,了解研究课题的相关基本知识,并撰写开题报告和论文综述;(2)实验阶段:根据实验方案进行实验,并处理实验数据;(3)撰写毕业论文阶段:根据实验和数据整理并撰写论文;(4)交审毕业论文阶段:答辩阶段:交论文,审核,准备答辩。

4. 研究创新点

(1)麦草制浆废弃物麦糠作为原料制备纳米纤维素,国内外文献未见报道;(2)纤维素酶后处理增强纤维素纳米纤丝化程度是一种绿色、低成本的处理手段。

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