利用超临界二氧化碳处理纤维素的方法及其产品和用途

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本发明涉及一种利用超临界二氧化碳处理纤维素的方法,先将纤维素和共溶剂,或包括无机溶胶或其前躯体置入高压容器中,通过泵压注入二氧化碳,反应条件为15-200℃,压力4-40MPa,反应时间0.5-24小时,制得活化纤维素,共溶剂为甲醇、乙醇、正丁醇、异丁醇、丙酮、四氢呋喃、甲醛、正丁醛、异丁醛;所述的纤维素为天然纤维素及其衍生物,天然纤维素为棉短纤、棉织物、甘蔗渣、秸秆、纸制品、竹子、亚麻、木材。优点是:处理方法简单易操作,采用超临界二氧化碳不燃烧,无污染,无毒害作用,回收方便,可循环使用,复合纤维材料中无机氧化物的掺杂含量高,产品易分离纯化,性质均一稳定,在催化、化工、包装、纺织等各领域具有广阔的应用前景。
一种利用超临界二氧化碳处理纤维素的方法,先将纤维素和共溶剂置入高压容器中,通过泵压注入二氧化碳,反应条件为15~200℃,压力4~40Mpa,反应时间0.5~24小时,制得活化纤维素,其中,共溶剂为甲醇、乙醇、正丁醇、异丁醇、丙酮、四氢呋喃、甲醛、正丁醛、异丁醛中的一种或其组合;所述的纤维素为天然纤维素及其衍生物,天然纤维素为棉短纤、棉织物、甘蔗渣、秸秆、纸制品、竹子、亚麻、木材中的一种或其组合。
纤维素的降解-正文         
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在化学或物理因素的作用下,纤维素发生功能基转化,聚合度下降并引起葡萄糖基中碳-碳键、碳-氧键断裂,直至完全裂解转化,生成各种小分子化合物的反应称为纤维素的降解。方式有水解、氧化降解、机械降解、热降解、光化学降解等。
颗粒级配  水解  纤维素的葡萄糖苷键易受酸催化水解而断裂。完全水解的产物是葡萄糖。部分水解时,得到包括葡萄糖在内的各种不同聚合度的水解混合物。
  纤维素在稀酸中水解时,有快、慢两个阶段,这是由纤维素的微细结构引起的。非晶区结构疏松,试剂较易渗透,水解较快;结晶区结构紧密,水解较慢。在水解初期,纤维素的平均聚合度迅速下降,经过一定时间后几乎不再变化,此时的聚合度称为平衡聚合度。它的大小可作为晶区长短的相对标志。在水解过程中还有另一种现象,即随着非晶态部分发生水解被逐步除掉后,水解残渣的吸湿性也随之逐步下降,但经过一最低值后又会重新上升。这是因为水解液不能渗入结晶区内部,当非晶态部分被除去后,结晶区的水解产物从表面逐渐剥落,使残渣直径越来越小,单位重量的残渣的比表面积相对增加,吸湿性就上升。
  森林废弃物、木材加工废弃物、
甘蔗渣、谷壳、棉籽壳、废纸等都可完全水解以制取葡萄糖,再经过发酵制取酒精,或将葡萄糖脱水转化成羟甲基糠醛,经二次水解反应制取乙酰丙酸。 运行网
  氧化降解  纤维素的葡萄糖基中的羟基可被氧化成羰基和羧基,使碳-碳键和碳-氧键断裂。氧化产物的种类和性质随所用试剂和反应条件的不同而异。二氧化氮可将伯羟基氧化为羧基,纤维素变成多缩葡萄糖醛酸,后者具有止血功能。用高碘酸或高碘酸盐水溶液氧化时,C2─C3键断裂,生成二醛基纤
维素,能与酚类和尿素缩合。二醛基纤维素经亚氯酸钠处理可转化为二羧基纤维素。次氯酸钠和过氧化氢对纤维素的氧化无明显选择性,在碱性介质中主要产生羧基;在中性和酸性介质中主要产生醛基。
  纤维素经碱液浸渍后,在空气中的氧作用下葡萄糖苷键断裂,降解速率随温度升高而加大。纤维素经碱液浸渍生成碱纤维素,它在空气中的氧化称为老化,有时是制备纤维素黄酸盐和纤维素醚的必经工艺,它被用来控制聚合度,对随后的化学反应和产品的性能有利。生产上可在碱液中加入少量氧化剂(如过氧化氢、过氧化钠、次氯酸钠、高锰酸钾或硫酸锰等)以加速老化。
  机械降解  机械磨碎可使纤维素的葡萄糖苷键断裂,同时也有少许碳-碳键和碳-氧键断裂。如果在空气中研磨,则可发现有少量羧基存在。天然纤维素经机械降解后结晶结构被破坏,纤维素Ⅰ的特征X射线谱消失,染料吸附量显著增加;经水处理后重新产生结晶,但出现纤维素Ⅱ的X射线谱,染料吸附量降低,但仍明显地高于原料(见纤维素结构)。
  热降解  纤维素在120℃左右不稳定,300℃以上发生剧烈降解,在100℃长时间加热也会使聚合度下降。纤维素高温降解时,除聚合度降低外,化学组成也发生变化,羰基增加。完全降解时可产生一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烯、水、乙酸、丙酮和碳。
番荔枝种植  光化学降解  纤维素在日光照射下发生光降解:一种是与氧无关的光解作用;一种是在光敏物质、氧
和水蒸气存在下的光敏降解。纤维素的葡萄糖基中的碳-碳和碳-氧键断裂需要的能量为80~90千卡/摩尔,碳-氢键断裂需要100千卡/摩尔。波长小于3400埃的光线可以使纤维素降解,大于3400埃的光线虽不能直接使纤维素降解,但可激发某些染料,通过能量转移使空气活化,在水蒸气存在时可产生过氧化氢,使纤维素氧化。
  参考书目 晒东西
 N. M. Bikales, ed.,Cellulose and Cellulose Derivatives,John Wiley & Sons, New York, 1971.
适量摄取纤维可以缩短食物及有害物质在肠道内的停留时间,协助加速食物蠕动和排除体内毒素及废笔式摄像机
物。医学专家建议每日增加食用纤维素的摄入及减少热量和脂肪,从而达到减肥目的。纤维素主要存在于植物和谷物中,对身体健康大有裨益,可降低胆固醇和血压,预防心脏病和肥胖。纤维素是天然的“清道夫”,它能使疾病产生的毒素经消化系统排出体外。如果有足量的纤维素存在于肠胃中,可使您保持更长时间的饱腹感,免受饥饿的折磨。
纤维素不溶于水和乙醇、乙醚等有机溶剂,能溶于铜氨Cu(NH3)4(OH)2溶液和铜乙二胺[NH2CH2CH2NH2]Cu(OH)2溶液等。水可使纤维素发生有限溶胀,某些酸、碱和盐的水溶液可渗入纤维结晶区,产生无限溶胀,使纤维素溶解。纤维素加热到约150℃时不发生显著变化,超过这温度会由于脱水而逐渐焦化。纤维素与较浓的无机酸起水解作用生
一般用金属的氨基络合物与分子筛进行阳离子交换,继而进行还原性分解。

本文发布于:2023-05-18 00:19:36,感谢您对本站的认可!

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标签:纤维素   水解   降解   葡萄糖
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