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巯基化改性纤维素对水中Hg（Ⅱ）-四环素复合污染的吸附去除研究

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工业水处理 2024年

作者：连能利罗竞林长学王智英庄荣俊肖长烨福建省华厦能源设计研究院有限公司国能(神福)晋江热电有限公司

以改性纤维素Cell-SH为吸附剂，系统研究了Cell-SH对水溶液中Hg（Ⅱ）和四环素（TC）复合污染的去除效果。实验考察了溶液pH和共存阳离子对复合污染去除效果的影响，并对其吸附等温模型、吸附热力学和动力学进行探讨，同时对其吸附机理... 详细信息

以改性纤维素Cell-SH为吸附剂，系统研究了Cell-SH对水溶液中Hg（Ⅱ）和四环素（TC）复合污染的去除效果。实验考察了溶液pH和共存阳离子对复合污染去除效果的影响，并对其吸附等温模型、吸附热力学和动力学进行探讨，同时对其吸附机理进行探究。结果表明，Cell-SH对水溶液中Hg（Ⅱ）和四环素（TC）复合污染具有较好的去除效果，在pH为6时，Cell-SH对Hg（Ⅱ）和TC的最大吸附量分别为151.1 mg/g和51.3 mg/g；吸附过程符合准二级动力学方程，等温吸附曲线均符合Langmuir等温吸附模型，表明Cell-SH对Hg（Ⅱ）和TC的吸附属于单分子层吸附，吸附过程主要以化学吸附为主；Cell-SH对Hg（Ⅱ）和TC的吸附作用主要涉及静电引力、络合合作用及氢键结合等。吸附剂的循环再生实验结果表明，Cell-SH对TC-Hg（Ⅱ）的吸附表现出可观的循环使用性能，在5个吸附-解吸循环之后，TC-Hg（Ⅱ）的吸附率仍能保持70%以上。Cell-SH具有去除水溶液中Hg（Ⅱ）和TC复合污染的优异性能，具有较大的应用潜力。

关键词：改性纤维素重金属有机物复合污染吸附

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改性纤维素对旱稻萌发和旱地土壤性质的影响

中国农业科技导报 2023年第5期25卷 168-175页

作者：刘宏元周志花赵光昕王艳君王娜娜山东省农业科学院湿地农业与生态研究所济南250100 内蒙古自治区气象台呼和浩特010051 北京科技大学天津学院天津301830

水资源短缺和养分利用率低一直是制约我国旱地农业发展的重要因素,而改性纤维素能够有效固持土壤水分和养分,同时还具有缓释作用促进作物生长。探究了羧甲基纤维素(Carboxymethylcellulose,CMC)对旱地土壤性质的影响及其在植株生长过程... 详细信息

水资源短缺和养分利用率低一直是制约我国旱地农业发展的重要因素,而改性纤维素能够有效固持土壤水分和养分,同时还具有缓释作用促进作物生长。探究了羧甲基纤维素(Carboxymethylcellulose,CMC)对旱地土壤性质的影响及其在植株生长过程中的实际应用效果,为羧甲基纤维素在旱地土壤中施用量、施用方法提供科学依据。通过旱稻盆栽试验,研究CMC-NH4、CMC-Na和CMC-K施加量为0.05%、0.10%、0.30%和0.50%时对旱稻萌发、土壤水分、物理性质、养分的影响。结果表明,与对照组相比,施加0.05%的3种改性纤维素均可以促进旱稻萌发和增加地上部生物量,达214.29%~316.33%。施加改性纤维素能降低培养前期土壤水分流失量,但对土壤累积水分流失量无显著性影响;其对土壤物理性质影响较大,尤其是CMC-NH4和CMC-Na可以增加土壤硬度以及土壤紧实度。施加CMC-NH4有降低土壤pH的趋势,而施加CMC-Na和CMC-K有增加土壤pH的趋势。施加CMC-NH4可以增加土壤硝态氮和铵态氮含量,分别达202.45%~1017.79%和48.20%~172.60%;3种改性纤维素均在不同程度上提高了土壤速效磷含量;仅施加CMC-K可以显著增加土壤速效钾含量,达344.94%~1458.73%。因此,3种改性纤维素施加量为0.05%时有利于作物生长和土壤养分的增加,可以作为旱地土壤改良剂应用。

关键词：改性纤维素土壤养分土壤水分旱稻生长

改性纤维素基混合基质膜界面优化及其气体分离机理研究

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改性纤维素基混合基质膜界面优化及其气体分离机理研究

作者：胡志荣南京林业大学

学位级别：硕士

为减少碳排放,多种技术相继被开发和应用于碳捕获和碳利用过程。其中,膜分离技术因其工艺简便、操作简单、低能耗、环境友好等优势脱颖而出。常用的气体分离膜材料主要包括无机膜、聚合物膜和混合基质膜,混合基质膜能够融合无机膜的筛... 详细信息

为减少碳排放,多种技术相继被开发和应用于碳捕获和碳利用过程。其中,膜分离技术因其工艺简便、操作简单、低能耗、环境友好等优势脱颖而出。常用的气体分离膜材料主要包括无机膜、聚合物膜和混合基质膜,混合基质膜能够融合无机膜的筛分能力和聚合物膜的溶解-扩散过程,从而显示出良好的应用前景。然而混合基质膜构筑过程中,界面失配所带来的颗粒团聚和膜缺陷是限制膜分离性能的重要障碍,亟需开发多种界面工程策略来增强无机-有机界面亲和力,推动混合基质膜走向更多工业化应用场景。本论文以增强CO分离性能为目标,通过制备混合基质膜并优化填料与聚合物之间的界面相容性,借此提升膜的分离效果。膜基质选取过程中,重点考察了以醋酸纤维素(乙酰化纤维素,CA)为代表的改性纤维素;为了进一步提高膜基质的可再生性能,也探究了天然绿色的一维纤维素纳米纤维(羧基化纳米纤维素,CNFs)作为膜基质的潜力。无机填料选取过程中,重点考察了易于表面改性和接枝的金属有机骨架材料(Metal-organic Frameworks,MOFs)及新兴的二维MXene纳米片。在界面调控过程中,采用了填料尺寸优化、氨基化接枝改性以及维度调变等界面工程策略,有效提升了膜的CO/N和CO/CH的分离性能。具体研究内容如下:(1)探究MOF填料尺寸对醋酸纤维素复合膜界面性质及气体分离性能的影响:将Zr基MOF(Ui O-66-NH)掺杂到CA网络中,通过溶剂浇铸法制备Ui O-66-NH@CA混合基质膜。具有均一孔道结构和丰富氨基基团的Ui O-66-NH的引入为CO提供了额外的传输途径,使膜具有较高的CO亲和力,大大提高了Ui O-66-NH@CA复合膜的分离效率。通过电镜技术(SEM)、自由体积测试(FFV)等表征手段表明,通过优化Ui O-66-NH的粒径,可以有效地抑制复合膜非选择性空隙的产生和避免颗粒团聚问题。U-100@CA膜(Ui O-66-NH尺寸:～200 nm)的分离性能最佳,其CO渗透性可达168.8 Barrer,CO/N和CO/CH的理想选择性分别为40.2和51.3。其分离机制主要是由于复合膜基体中存在足够的氨基、较高的CO溶解度以及优异的填料-聚合物界面性能。稳定性测试表明膜在长时间(120 h)测试过程中分离性能保持稳定,混合气体测试结果显示所制备混合基质膜具有优异的工业化应用潜力。(2)探究氨基化接枝的ZIF-8对醋酸纤维素复合膜界面性质及气体分离性能的影响:为了提高CA基质与ZIF-8晶体的界面相容性,本工作提出了一种将聚乙烯亚胺高分子(PEI)接枝到ZIF-8颗粒上的界面设计策略。引入富含氨基的PEI可以在不破坏其孔道的情况下调节ZIF-8晶体的表面性质。此外,PEI中的氨基可以与CA链上的含氧基团羟基/羰基相互作用,且PEI作为柔性链段可有效修补界面空隙,抑制ZIF-8/CA界面上非选择性空隙的产生。在PEI的辅助下,ZIF-8与CA的界面相容性得到了显著提高。测试结果显示,与原始CA和ZIF-8@CA膜相比,PEI接枝ZIF-8@CA(PZIF-8@CA)膜表现出更好的气体分离性能,其CO渗透性为150.3 Barrer,CO/N和CO/CH理想选择性分别为44.2和53.7。其原因主要是由于复合膜具有良好的界面性质、PZIF-8颗粒的良好分散性、PEI中丰富的氨基以及CA良好的CO溶解度。(3)探究MXene插层修饰对纳米纤维素复合膜界面性质及气体分离性能的影响:二维材料具有优良的物理和化学性质,在分子分离领域具有广阔的应用前景,但面临着无序堆积和层间缺陷产生的问题。相比于CA分子,纳米尺度的CNFs具有天然易获取、含量丰富、分布广泛、环境友好等优势。因此,本工作基于MXene纳米片的可剥离性及层间离子分子的可交换性,以MXene纳米片为构筑单元,通过带负电荷的一维CNFs插层剥离法,引入CNFs调控MXene二维通道,通过真空辅助组装法制备MXene@CNF复合膜。在MXene与CNFs的相互作用下,修复了原MXene膜的无序堆积和层间缺陷,有助于形成连续无缺陷膜。CNFs富含羧基和羟基,增强了CO分子的溶解-扩散行为。因此,在提高其CO渗透性的同时,有效提高了CO/N和CO/CH的分离选择性。结果表明,MXene@CNF-3膜具有最佳的气体分离性能,其CO渗透率为156.7 Barrer,CO/N和CO/CH理想选择性分别为42.6和47.8。主要分离机理是其层状纳米通道的构建和较高的CO溶解度。

关键词： CO2分离膜改性纤维素界面优化金属有机骨架 MXene

3种改性纤维素对低盐鱼糜-蟹肉混合凝胶品质的影响

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食品安全质量检测学报 2023年第11期14卷 1-8页

作者：聂勇涛鲁玉凤杨冰姜绍通林琳陆剑锋合肥工业大学食品与生物工程学院安徽省农产品精深加工重点实验室农产品生物化工教育部工程研究中心合肥230009

目的研究不同添加量(0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%)的微晶纤维素(microcrystalline cellulose,MCC)、甲基纤维素(methyl cellulose,MC)和羟丙基甲基纤维素(hydroxypropyl methyl cellulose,HPMC)3种改性纤维素对低盐鱼糜-蟹肉混合凝胶品质的影响。方法以白鲢鱼糜和性早熟中华绒螯肉为原料制备混合凝胶,用物性仪、离心法以及色差仪测定混合凝胶的凝胶强度、持水性和白度,并通过傅里叶红外光谱、化学作用力、总巯基含量以及扫描电镜分析原因。结果低盐鱼糜-蟹肉混合凝胶添加0.2%MCC时,凝胶品质更好。凝胶强度、持水力得到了提高,白度也得到了改善。同时α-螺旋结构展开,β-折叠结构形成,疏水作用力增大,总巯基含量降低,二硫键含量升高,微观结构变得更加有规律,有利于混合凝胶网络结构进一步形成。结论添加0.2%的MCC可以有效改善低盐鱼糜-蟹肉混合凝胶品质。

关键词：改性纤维素低盐鱼糜蟹肉混合凝胶

改性纤维素和生石灰改良黄土的抗剪强度特性及微观结构试验研究

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地质灾害与环境保护 2022年第4期33卷 41-50页

作者：陈林万曹玉桃杜杰张晓超裴向军地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室(成都理工大学) 成都610059 九寨沟管理局阿坝623402

为了探讨改良黄土的抗剪强度特性及微观结构,开展了改性纤维素和生石灰改良黄土在不同含水率、压实度下的直剪试验,并对不同压实度下的改良黄土进行微观结构试验研究。试验结果表明:改良黄土的粘聚力和内摩擦角较重塑黄土均有提升,并受... 详细信息

为了探讨改良黄土的抗剪强度特性及微观结构,开展了改性纤维素和生石灰改良黄土在不同含水率、压实度下的直剪试验,并对不同压实度下的改良黄土进行微观结构试验研究。试验结果表明:改良黄土的粘聚力和内摩擦角较重塑黄土均有提升,并受到压实度和含水量的影响,当压实度为90%时,纤维素改良黄土和石灰改良黄土粘聚力分别提高了87.86%和234.90%,内摩擦角分别提高了5.37%和14.02%。随压实度的增加,3种黄土大中孔隙数目占比逐渐减小,微小孔隙面积占比不断增多,且微小孔隙数目占比远大于大中孔隙,面孔隙率也随压实度的增大而减小,且与大中孔隙面积有关。在同一压实度下,改性纤维素改良黄土和石灰改良黄土较重塑黄土颗粒紧密接触,结构更加稳定;微小孔隙数目增加,而大中孔隙减小;面孔隙率也减小,以压实度90%为例,改性纤维素和石灰改良黄土分别减少了32.37%和43.10%,使得改良黄土抗剪强度提高、石灰改良最明显。研究成果可为黄土地区填方边坡土体改良提供技术支持。

关键词：改性纤维素生石灰改良黄土抗剪强度微观结构

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改性纤维素基发泡材料的制备及其性能研究

山东化工 2022年第14期51卷 43-45页

作者：蔡举艳田娜贾卫敏王天聪刘冲涛鲍园园石小琴苏琼西北民族大学化工学院甘肃兰州730030

先后对小麦秸秆进行Na OH预处理、乙酸酐改性,得到酰化改性小麦秸秆(AWS)。以酰化改性秸秆为原料,以水为发泡剂,以羧甲基纤维素(CMC)为交联剂,采用冷冻干燥法制备了具有一定强度的纤维素基发泡材料,研究了m(2%CMC)∶m(AWS)对发泡材料表... 详细信息

先后对小麦秸秆进行Na OH预处理、乙酸酐改性,得到酰化改性小麦秸秆(AWS)。以酰化改性秸秆为原料,以水为发泡剂,以羧甲基纤维素(CMC)为交联剂,采用冷冻干燥法制备了具有一定强度的纤维素基发泡材料,研究了m(2%CMC)∶m(AWS)对发泡材料表观密度、微观形貌和力学强度的影响。结果表明,2%羧甲基纤维素的用量增大有利于表观密度的降低,m(2%CMC)∶m(AWS)为6时,发泡材料的力学性能较好,其载荷为3770 N,弹性模量为24.5 MPa。

关键词：改性纤维素羧甲基纤维素发泡材料冷冻干燥

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改性纤维素压裂液交联流变动力学研究

改性纤维素压裂液交联流变动力学研究

作者：马明华东理工大学

学位级别：硕士

压裂液的交联流变性是决定压裂施工成功与否的关键。本文首次利用光学微流变仪研究了速溶无残渣改性纤维素FAG-500本征交联流变动力学,考察了FAG-500溶液稳态剪切和振荡剪切交联流变动力学。研制了一种新型阳离子羧甲基羟乙基纤维素(QAC... 详细信息

压裂液的交联流变性是决定压裂施工成功与否的关键。本文首次利用光学微流变仪研究了速溶无残渣改性纤维素FAG-500本征交联流变动力学,考察了FAG-500溶液稳态剪切和振荡剪切交联流变动力学。研制了一种新型阳离子羧甲基羟乙基纤维素(QACMHEC)稠化剂,研究了稳态剪切流场和振荡剪切流场QACMHEC的交联流变动力学;为了模拟压裂过程,首次研究了体系变温剪切交联流变动力学过程;并利用微流变仪研究了QACMHEC静态交联过程。考察了不同浓度FAG-500和QACMHEC溶液的减阻性能,主要得到以下结论：1)根据弹性因子EI随着时间的变化曲线,证实FAG-500溶液静态交联过程经历了两个阶段：第一阶段是黏性液体转变为弱凝胶的过程,第二阶段是弱凝胶继续交联形成致密网络结构的过程,首次建立了本征交联流变动力学方程可描述体系静态交联过程。2)明确了稳态剪切流场中温度和剪切速率对FAG-500交联过程中黏度的影响;获得了振荡剪切流场中交联剂用量、pH调节剂用量和温度对交联过程中弹性模量的影响。分别建立了相应的剪切交联流变动力学方程表征稳态剪切和振荡剪切交联过程。3)以羧甲基羟乙基纤维素(CMHEC)和3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵(CHPTAC)为原料,合成了纤维素基稠化剂QACMHEC,明确了相关影响因素,获得合适工艺。证明相同浓度下QACMHEC表观黏度和触变性明显高于CMHEC。4)获得了稳态剪切流场和振荡剪切流场中QACMHEC体系交联过程中流变性变化及其影响因素(交联剂浓度、温度、QACMHEC浓度等),建立了相应的剪切交联流变动力学方程。明确了QACMHEC溶液静态交联过程中交联剂用量、pH调节剂用量和温度对弹性因子和固液平衡值的影响。5)首次明确了QACMHEC非等温剪切交联过程中黏度随时间变化及其影响因素,建立了适用不同交联条件的4-参数剪切交联流变动力学方程,模型参数物理意义明确。6)减阻性能研究表明,QACMHEC溶液和FAG-500溶液均具有很好的减阻效果,减阻率随浓度增大而增大,对于浓度大于0.1%的溶液,两种改性纤维素溶液减阻率均大于70%,表明QACMHEC和FAG-500可以作为新的高分子减阻剂。

关键词：改性纤维素交联过程压裂液流变动力学减阻

改性纤维素类固沙材料对草本植物出苗率及幼苗生长的影响

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水土保持通报 2020年第3期40卷 268-273页

作者：袁进科陈杰成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室四川成都610059

[目的]研究新型固沙材料与5种典型草本植物的相容性影响,为九寨沟景区震后生态恢复重建提供理论依据。[方法]基于改性纤维素类新型固沙材料和典型草本植物,利用基质吸力分析、植被模拟分析和相关统计等方法,探讨不同配比方式的固沙材料... 详细信息

[目的]研究新型固沙材料与5种典型草本植物的相容性影响,为九寨沟景区震后生态恢复重建提供理论依据。[方法]基于改性纤维素类新型固沙材料和典型草本植物,利用基质吸力分析、植被模拟分析和相关统计等方法,探讨不同配比方式的固沙材料与草本植物的相容性机理。[结果]固沙材料基质吸力最终稳定在80 kPa左右,可以给植物根系生长提供稳定的供水环境;灯笼草和唐松草在两种配比的固沙材料中均有出苗,说明这两种植物与固沙材料相容性良好,从出苗率分布看,唐松草>灯笼草>金线草、茜草、夏枯草,其中唐松草出苗率达到30%;1∶3液固质量比的固沙材料含水率更高,植物株苗存活时间更长;种子出苗区域均位于固沙材料孔隙较大的位置。[结论]新型固沙材料基质吸力最终在80 kPa以内,1:2配比固沙材料的唐松草出苗率为30%,灯笼草平均根径达到2 mm,同时具有一定孔隙的固沙材料更适宜植物幼苗生长。

关键词：沙土改性纤维素固沙剂草本植物出苗率

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改性纤维素在食品和调味品加工中应用进展

中国调味品 2021年第1期46卷 177-179,195页

作者：徐忠冯昕宁高阳赵丹谷芳哈尔滨商业大学食品工程学院哈尔滨150076

纤维素是一种天然可再生资源,通过物理和化学方法对纤维素进行处理,可以改变纤维素固有的性质,形成具有特殊功能性质的改性纤维素。目前,改性纤维素已应用于食品和调味品加工中,对增加食品营养、保持食品品质和延长食品货架期具有重要... 详细信息

纤维素是一种天然可再生资源,通过物理和化学方法对纤维素进行处理,可以改变纤维素固有的性质,形成具有特殊功能性质的改性纤维素。目前,改性纤维素已应用于食品和调味品加工中,对增加食品营养、保持食品品质和延长食品货架期具有重要作用。文章总结了近10年来改性纤维素在食品和调味品加工中的应用研究情况,为推动改性纤维素的进一步研究及应用提供了参考。

关键词：改性纤维素食品调味品应用