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漆酶对高得率纸浆成纸性能及其木素结构的影响

作　者: 王娟
导　师: 刘玉
学　校: 山东轻工业学院
专　业: 林产化学加工工程
关键词: 碱性过氧化氢机械浆漆酶漆酶/介体体系木素结构凝胶渗透色谱磷谱核磁共振波谱
分类号: TS745
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 85次
引　用: 5次
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内容摘要

在资源、能源日益紧张的今天,充分利用现有的造纸用植物纤维资源,研究原有纸制品的纤维原料性能,同时改善其性能对发展我国造纸工业具有举足轻重的作用。在制浆造纸工业中纸张性能的改善一般通过添加湿布化学助剂来实现,但近年来酶以其对纤维素、半纤维素和木素的特定作用成为研究的热点。漆酶是一种木素降解酶,在某些具有传递电子能力的介体和氧气存在下,能够对木素发生氧化降解。高得率纸浆的木素含量高,纤维的表面被一层木素覆盖着。这种表面性能导致了纤维柔韧性较差,纤维之间的结合性能较差,因而成纸具有物理强度较差、白度较低、容易返黄等缺点,从而限制了高得率纸浆的进一步应用。因此针对高得率纸浆高木素含量的特征,对其进行改性,在使其保持自身优点的同时改善浆料的性能成为人们关注的焦点。本论文利用漆酶和漆酶/介体(LMS)体系对杨木碱性过氧化氢机械浆进行改性并对纸浆中残余木素结构变化进行了详细的研究。利用漆酶和漆酶/介体体系改性杨木碱性过氧化氢机械浆纸浆的最佳工艺条件为:在通氧气的条件下,漆酶用量2u/g,酶作用时间60min,温度60℃,浆浓4.0%,pH值5.0,介体用量0.5%。在此条件下进行改性,改性纸浆白度较对照浆均有所降低,抗张指数和撕裂指数均有所增加。利用FQA、ESEM等分析技术对对照浆、漆酶改性纸浆和漆酶/介体体系改性纸浆进行纤维表面性能分析。纸浆纤维长度、粗度分析结果表明,漆酶对纸浆中纤维有较大的影响,环境扫面电镜分析结果表明,漆酶改性对纸浆纤维表面有较大的作用。采用酶解-弱酸解两段法分别从对照浆、漆酶改性纸浆及漆酶/介体体系改性纸浆中分离出纸浆残余木素试样。通过凝胶渗透色谱方法对木素试样进行木素分子质量分布的表征。表征结果显示,APMP一段纸浆经过漆酶单独处理后,纸浆中残余木素的分子质量增加,且增加幅度远大于经LMS改性后残余木素分子质量的增加幅度。二段纸浆经过漆酶单独处理后,纸浆中残余木素的分子质量变化与一段纸浆相似。APMP两段原纸浆中残余木素的多分散性较小,经过漆酶和漆酶/介体体系改性后多分散性增加。利用红外FTIR和磷谱核磁共振技术,对木素结构中基团进行定性、定量分析。通过31P-NMR谱图对APMP纸浆分析,得出漆酶和漆酶/介体体系改性过程中木素结构中功能基团含量的变化规律。在漆酶改性纸浆过程中,APMP一段纸浆残余木素中脂肪羟基含量略有增加,羧基降低,总酚羟基含量下降,缩合酚羟基、紫丁香基酚羟基、愈创木基和脱甲基酚羟基和对酚羟基含量均有所降低。APMP二段纸浆残余木素中脂肪羟基含量、总酚羟基含量和羧基含量均下降,缩合酚羟基、紫丁香基酚羟基、愈创木基和脱甲基酚羟基和对酚羟基含量均下降。在漆酶/介体体系改性纸浆过程中,APMP一段纸浆残余木素中脂肪羟基含量略有降低,羧基含量有所降低,总酚羟基含量明显下降,缩合酚羟基、紫丁香基酚羟基、愈创木基和脱甲基酚羟基和对酚羟基含量均下降。APMP二段纸浆残余木素中脂肪羟基含量略有增加,羧基含量下降,总酚羟基含量明显降低,缩合酚羟基、紫丁香基酚羟基含量均降低,愈创木基和脱甲基酚羟基和对酚羟基含量均不变。

全文目录

摘要  9-11
ABSTRACT  11-13
第1章绪论  13-29
  1.1 研究背景  13
  1.2 高得率纸浆的发展  13-14
    1.2.1 APMP 纸浆的发展研究  13-14
    1.2.2 磺化化学机械浆（SCMP）  14
  1.3 高得率纸浆的特性及在制浆造纸中的应用  14-15
  1.4 高得率浆酶改性的研究进展  15-19
    1.4.1 纤维素酶改性  15-16
    1.4.2 半纤维素酶改性  16-17
    1.4.3 木素降解酶改性  17-19
  1.5 木素  19-22
    1.5.1 木素及其结构  20-21
    1.5.2 木素结构单元  21
    1.5.3 木素结构单元间主要连接类型  21-22
  1.6 木素分离方法的研究进展  22-23
    1.6.1 原料和纸浆中木素的分离  22-23
  1.7 木素结构分析  23-27
    1.7.1 红外吸收光谱  23-24
    1.7.2 紫外吸收光谱  24
    1.7.3 凝胶渗透色谱（GPC）技术  24-25
    1.7.4 ~(31)P-核磁共振  25-27
  1.8 论文的研究目的、意义及内容  27-29
    1.8.1 研究的目的和意义  27-28
    1.8.2 研究的主要内容  28-29
第2章漆酶改性 APMP 纸浆的工艺研究及纤维表面性能分析  29-39
  2.1 实验原料与方法  29-31
    2.1.1 实验原料  29-30
    2.1.2 实验方法  30-31
  2.2 结果与讨论  31-38
    2.2.1 漆酶用量对改性效果的影响  31-33
    2.2.2 酶改性时间对纸浆性能的影响  33-35
    2.2.3 木素含量变化  35-36
    2.2.4 纤维长度、粗度分析  36-37
    2.2.5 环境扫描电镜分析（ESEM）  37-38
  2.3 本章小结  38-39
第3章漆酶/介体体系改性 APMP 纸浆的工艺研究及纤维表面性能分析  39-51
  3.1 实验原料与方法  39-41
    3.1.1 实验原料  39
    3.1.2 实验方法  39-41
  3.2 结果与讨论  41-50
    3.2.1 漆酶用量对改性效果的影响  41-43
    3.2.2 介体用量对纸浆物理性能的影响  43-45
    3.2.4 酶改性时间对纸浆性能的影响  45-48
    3.2.5 木素含量变化  48
    3.2.6 纤维长度、粗度分析  48-49
    3.2.7 环境扫描电镜分析（ESEM）  49-50
  3.3 本章小结  50-51
第4章漆酶改性过程中木素分子质量变化的研究  51-59
  4.1 原料与方法  51-53
    4.1.1 木素的分离  51-53
    4.1.2 木素样品的苄基化  53
    4.1.3 凝胶渗透色谱分析（GPC）  53
  4.2 结果与讨论  53-58
    4.2.1 木素分子量变化曲线  53-55
    4.2.2 木素分子质量的变化  55-57
    4.2.3 木素的多分散性  57-58
  4.3 本章小结  58-59
第5章漆酶改性纸浆过程中木素结构变化的研究  59-75
  5.1 原料和实验方法  60-61
    5.1.1 木素试样  60
    5.1.2 红外光谱分析  60
    5.1.3 ~(31)P-核磁共振  60-61
  5.2 结果与讨论  61-73
    5.2.1 红外光谱分析木素结构变化  61-65
    5.2.2 木素样品31P-NMR 谱图及分析  65-69
    5.2.3 木素结构分析  69-72
    5.2.4 APMP 纸浆残余木素中C+S 含量的变化  72-73
  5.3 本章小结  73-75
第6章结论  75-77
参考文献  77-85
致谢  85-87
硕士学位期间发表的论文  87

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