使用Oxalic-Acid-Modified星状改善点的过滤能力gydF4y2Ba_{2。5gydF4y2Ba}纸由竹子残留gydF4y2Ba

文摘gydF4y2Ba

在这项研究中,制浆条件卡夫竹子制浆的残留物进行调查,主要关注在制浆蒸煮温度和时间。草酸和阳离子淀粉用于自然星状的修改,修改和使用滤纸准备点星状gydF4y2Ba_{2。5gydF4y2Ba}过滤了。竹残留的最佳制浆技术建立了基于以下实验参数:酒1:比5.5,烹饪温度160°C,和保持时间为2 h。修改草酸导致促进星状孔隙形成的表面和诱导的显微结构变化。然而,纸强度在增加填充物后几乎保持不变,表明阳离子淀粉预混合造纸的方法是一种很有前途的技术,因为它提高纸张的强度性能。修改后的星状的变化除了从3到15%,同时保持体重常数60通用的基础gydF4y2Ba^{−2gydF4y2Ba}纸张的过滤效率先增加然后减少后;因此,最佳星状被发现9%的内容。过滤效率被认为是影响气体流动速度。gydF4y2Ba

1。介绍gydF4y2Ba

随着中国的经济发展以及交通运输产业的发展,近年来空气污染正变得越来越严重。一些污染物,污染物可以吸附在颗粒悬浮在大气中,通过呼吸进入人体。gydF4y2Ba

大多数研究报道,点gydF4y2Ba_{2。5gydF4y2Ba}(粒子的空气动力学直径2.5gydF4y2BaμgydF4y2Ba米或更少)(gydF4y2Ba1gydF4y2Ba小平均颗粒大小,大规模的影响,和较高的比表面积可以进入人体呼吸系统,甚至穿透肺细胞进入血液循环,对人类健康构成严重的危害(gydF4y2Ba2gydF4y2Ba),包括哮喘(gydF4y2Ba3gydF4y2Ba)和支气管炎(gydF4y2Ba4gydF4y2Ba]。更重要的是研究越来越多的报道点gydF4y2Ba_{2。5gydF4y2Ba}可能会刺激鼻咽上皮细胞p53基因的突变和致癌作用的口腔组织中起着重要的作用[gydF4y2Ba5gydF4y2Ba]。根据美国癌症协会的说法,每10的癌症死亡率增加8%gydF4y2BaμgydF4y2Ba通用汽车gydF4y2Ba^{−3gydF4y2Ba}增加点gydF4y2Ba_{2。5gydF4y2Ba}城市人口已经观察到的一致性。gydF4y2Ba

另一方面,中国有世界上最丰富的竹子资源,33000公里的地方gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba或森林总面积的3%被竹(gydF4y2Ba6gydF4y2Ba]。竹产业的发展,产生大量的残留,并利用这些竹子残留不大于10%,其收集和处理已经注意到人gydF4y2Ba7gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

国内外研究表明,纤维过滤材料展览几个优点,如大规模生产、低成本、高表面积、多孔性,和良好的灵活性gydF4y2Ba8gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba12gydF4y2Ba]。用于过滤材料的主要原料高效点gydF4y2Ba_{2。5gydF4y2Ba}捕获包括天然植物、合成纤维、玻璃、陶瓷、金属纤维。天然植物纤维,如竹残留,可能是最有前途的一个不同的点gydF4y2Ba_{2。5gydF4y2Ba}过滤材料,由于其来源广泛,成本低,和优良的加工性能。gydF4y2Ba

沸石是一种水silicoaluminate矿物的吸附特征。多孔沸石已经广泛应用于催化、吸附、分离和归因于他们的开放框架,高表面积和有序孔结构(gydF4y2Ba13gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba15gydF4y2Ba]。然而,很少有研究报道了天然沸石,尽管它的低成本和丰富的存储(gydF4y2Ba16gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

在这项研究中,滤纸的作用由竹渣和oxalic-acid-modified点星状gydF4y2Ba_{2。5gydF4y2Ba}过滤是全面调查。制浆和星状的使用也影响因素调查。gydF4y2Ba

2。实验gydF4y2Ba

2.1。材料gydF4y2Ba

2.1.1。原材料gydF4y2Ba

星状是购自Jinshansida有限公司。(桂林,中国)。草酸、氢氧化钠(氢氧化钠)和硫化钠nonahydrate (NagydF4y2Ba_2gydF4y2BaS·9 hgydF4y2Ba_2gydF4y2BaO)纯度为96%由Linfeng化工有限公司(上海,中国)。阳离子淀粉取代度为0.028购买从恒丰化工有限公司有限公司(浙江,中国)。竹子gydF4y2Ba(Bambusa rigida物种)gydF4y2Ba渣是由竹子产品公司(安吉,中国)。残留物表现出以下特点:平均49.96%的纤维素,木质素总额22.88%,17.97%半纤维素。gydF4y2Ba

2.1.2。制浆和殴打gydF4y2Ba

首先,竹渣(缩写为BR)粉碎和筛选通过网格大小为160。根据ISO 287 - 1985标准,其含水率确定为12.27%。制浆是由卡夫的制浆方法的浴比1:5.5,活性碱30%,和30%的含硫磺的学位。样品被称为P1, P2, P3, P4, P5, P6根据烹饪过程如表所示gydF4y2Ba1gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

磨浆后进行了过滤和洗涤。最后,果肉提炼到30°SR使用TD7炼油企业(TD7-PFI、SUST、山西,中国)。gydF4y2Ba

2.1.3。修改星状gydF4y2Ba

星状是来自Jinshansida有限公司(广西、中国)。首先,星状使用蒸馏水反复冲洗去除一些杂质离子,这是紧随其后的是脱水在烤箱盒100°C 12 h。第二,星状(7.5 g)被添加到一个圆形瓶含有草酸水溶液(150毫升1.0摩尔gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba})。第三,反应温度保持恒定在85°C 5 h下搅拌。接下来,固液混合物过滤,星状和蒸馏水清洗。此外,一个AgNOgydF4y2Ba_3gydF4y2Ba执行测试,确保没有剩余的ClgydF4y2Ba^−gydF4y2Ba离子在星状。磨后,星状被煅烧在105°C 12 h。gydF4y2Ba

2.1.4。阳离子淀粉预混合的限制gydF4y2Ba

首先,蒸馏水(400毫升)和阳离子淀粉(20 g)加在一起在500毫升four-necked-round-bottom瓶;和由此产生的泥浆搅拌,以确保充分的混合。第二,修改星状(20 g)添加到浆,搅拌25分钟后,在90°C,它是在95°C的干12 h。最后,混合磨成粉,和cationic-starch-capped修改星状预混合制备的方法,质量比为1:1星状阳离子淀粉和修改。gydF4y2Ba

2.1.5节讨论。准备的表和测试gydF4y2Ba

首先,殴打纸浆使用蒸馏水稀释至1.2%的一致性,其次是瓦解使用标准粉碎机在20000转,直到所有纤维束分散。第二,cationic-starch-capped修改星状被添加在3000转1分钟,搅拌下,加入填料的浓度保持恒定在3、6、9、12岁和15%(基于烘干的纸浆质量)。手表与目标基础的重量60通用gydF4y2Ba^{−2gydF4y2Ba}准备使用ZBJ1-B自动表前系统(SUST、山西、中国)根据205年TAPPI T (TAPPI测试方法,2002),除了用于湿板压的压力控制在200 kPa,紧随其后的是干燥在102°C使用Formax 12′′转鼓式干燥机(美国Thwing-Albert仪器)。手表控制环境条件下(温度gydF4y2Ba°C和相对湿度gydF4y2Ba%)之前的分析。gydF4y2Ba

抗张指数和空气渗透率的表根据有关TAPPI标准确定。纸张的抗张指数确定使用wzl - 300 b的抗拉强度测试仪(Qitongboke,中国),和空气渗透率测试使用一个空气磁导测试仪(梅斯默仪器有限公司,测试机器Inc .)、美国)。纤维的灰分测定根据ISO 2144:1997方法,和纸浆和纸张的灰分含量表确定根据TAPPI T 413 om - 85(1985)标准。保留计算填料的使用效率gydF4y2Ba 在这里,gydF4y2Ba,gydF4y2Ba,gydF4y2Ba代表纸张的灰分含量,纤维、纸浆、分别gydF4y2Ba是星状的损失点火。gydF4y2Ba

各种手表的过滤效率进行了使用TSI - 8130自动过滤测试仪(美国TSI公司)。0.3gydF4y2BaμgydF4y2Bam氯化钠粒子用作过滤仿真模型(32 Lmin调整流动gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba})。gydF4y2Ba

2.1.6。孔隙分布的测定gydF4y2Ba

孔隙大小分布探测器ASAP2010M(美国微粒学)是用于纤维孔隙的结构分析。高纯氮gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba是用作吸附物,高纯度的adsorption-desorption NgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba决心在77 K液氮陷阱的静态容量法。gydF4y2Ba

2.1.7。傅里叶变换红外光谱学分析gydF4y2Ba

傅里叶变换红外(FTIR)光谱分析的样品被macrotechniques传输方式进行(13 mmΦ颗粒;ca。1.5毫克和350毫克KBr样本)。光谱记录使用Nexus向量谱仪(美国的那些时光公司热Nicolet Nexus 670)在下列规格:切趾法:三角形;检测器:壳体/ KBr;规定:4厘米gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba};和扫描的数量:32。gydF4y2Ba

2.1.8。x射线衍射分析gydF4y2Ba

x射线粉末衍射(XRD)模式样本,记录在一个力量D8进步x射线衍射仪(步长为0.02与17.7°s每一步)。与40千伏,电流发生器40 mA被作为CuK来源gydF4y2BaαgydF4y2Ba辐射。gydF4y2Ba

结晶度指数计算从衍射峰的相对强度gydF4y2Ba17gydF4y2Ba)如下:gydF4y2Ba 在这里,gydF4y2Ba代表了强度(gydF4y2Ba°)的峰值gydF4y2Ba,导致强度的结晶区,和gydF4y2Ba代表了强度(gydF4y2Ba°)之间的gydF4y2Ba和gydF4y2Ba代表无定形区域的强度。gydF4y2Ba

2.1.9。扫描电子显微镜分析gydF4y2Ba

形态的手板表面进行扫描电子显微镜(SEM、JSM-IT300 JEOL,日本)操作的加速电压15千伏。在观察之前,使用真空sputter-coater样本被涂上一层黄金。gydF4y2Ba

所有的实验进行了一式三份的相对标准偏差(RSD)大约5%。gydF4y2Ba

3所示。结果与讨论gydF4y2Ba

3.1。孔隙结构分析纤维和星状gydF4y2Ba

表gydF4y2Ba2gydF4y2Ba列出了从纤维的孔隙结构分析结果,星状。结果表明,随着烹饪学位,表面积和孔隙体积大于初始体积。此外,孔隙大小显著下降,表明生成丰富的微孔隙和中孔。在这个阶段,制浆产量增加,因为减少放电率在烹饪后过滤。然而,烹饪很长一段时间导致的干戈,导致减少表面积和纤维多孔结构的破坏。此外,制浆产量也减少了在干戈,归因于大量的洗涤过程中减少罚款。因此,最佳制浆条件如下:160°C的烹饪温度和保持时间为2 h(样本P5)。gydF4y2Ba

关于oxalic-acid-modified星状,比表面积(gydF4y2Ba自然星状)为2.2179 mgydF4y2Ba^2gydF4y2BaggydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba};相比之下,样本处理1.0摩尔LgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}草酸,gydF4y2Ba是108.8327米gydF4y2Ba^2gydF4y2BaggydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}(增加49次)。特别是,孔隙大小(gydF4y2Ba)也显著低于自然观察星状,表明形成的微孔结构。此外,修改收益率是91.41%,归因于在洗涤除去杂质和损失。gydF4y2Ba

3.2。官能团不同样品的分析gydF4y2Ba

图gydF4y2Ba1gydF4y2Ba显示样品的红外光谱谱BR, P1, P2, P3, P4, P5、P6。观察到的峰值为3447厘米gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}是归因于hydroxylgroups纤维(OH);这是一个乐队的特点(纤维素gydF4y2Ba18gydF4y2Ba]。观察到的峰值为2960厘米gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}是由于碳氢键的吸收。强烈的乐队观察到1642厘米gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}是由于吸收水分子的振动非结晶的地区的纤维素。乐队观察到1511厘米gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}是由于木质素的芳环的振动和观察到的峰值在1735厘米吗gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}归因于C = O乙酰基的伸缩振动和羧基的半纤维素(gydF4y2Ba19gydF4y2Ba]。不同光谱的比较表明,随着烹饪程度增加,纤维素的光谱特征更加明显,归因于这样一个事实:相比之下,纤维素,木质素和半纤维素降解更快的烹饪过程。gydF4y2Ba

3.3。x射线衍射模式的纤维gydF4y2Ba

图gydF4y2Ba2gydF4y2Ba(一个)显示了XRD竹残留的模式,表现出低结晶度(结晶度指数= 51.8%),他们微弱的模式就是明证。纸浆的结晶度明显增加烹饪后,与主山峰观察到2gydF4y2BaθgydF4y2Ba22.5°和18°,归因于gydF4y2Ba和纤维素的无定形区域。此外,结晶度的P1, P2, P3, P4, P5, P6增加到54.4,55.6,56.8,57.2,59.9和57.8%,分别。这个结果是由于以下两个原因:无序材料的去除无定形区和形成新的结晶区,归因于纤维素链的调整造成的水分子渗透到非晶态区域(gydF4y2Ba19gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

3.4。SEM图像不同的样本gydF4y2Ba

图gydF4y2Ba3gydF4y2Ba显示了不同样品的扫描电镜图像,清晰地显示他们的表面形态。竹残留物包含块结构,与几个坑残留表面随机分布(图gydF4y2Ba3(一个)gydF4y2Ba)。竹纤维的形状和完整的清晰的轮廓得到适当的烹饪过程(P5,图gydF4y2Ba3 (b)gydF4y2Ba)。自然的星状结构表面的一层透明的展览(图gydF4y2Ba3 (c)gydF4y2Ba)。用草酸治疗导致表面裂缝的形成,从而促进星状孔隙形成的表面和诱导显微结构变化;这个结果是一致的与表所示gydF4y2Ba2gydF4y2Ba(图gydF4y2Ba3 (d)gydF4y2Ba)。图gydF4y2Ba3 (e)gydF4y2Ba显示表没有填充物,手和图gydF4y2Ba3 (f)gydF4y2Ba演示了granular-modified的分布之间的星状纤维。gydF4y2Ba

3.5。灰分和填料保留gydF4y2Ba

图gydF4y2Ba4gydF4y2Ba显示了不同纸张的灰分及填料保留。随着星状内容增加,灰分含量增加,获得了大约7.2%的灰星状的15%。相比之下,填料保留显著减少。gydF4y2Ba

3.6。纸张的抗张指数和透气性gydF4y2Ba

图gydF4y2Ba5gydF4y2Ba显示了星状的影响内容纸张的抗张指数和透气性。相比于控制(没有星状),纸张的抗张指数的3%星状表示增加了3.7%;然而,灰分含量从1.98%上升到0.14。因此,在实验条件下采用在这项研究中,适当增加cationic-starch-preblend-modified星状产生了一定积极影响纸张的抗张指数,可能归因于均匀度的提高。此外,随着填料含量增加,透气性也增加。星状的15%,透气性的纸张从3.44增加到6.62gydF4y2BaμgydF4y2Bam PagydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}年代gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba},表明论文的孔隙度增加,由于填料的添加。gydF4y2Ba

3.7。过滤性能的纸张gydF4y2Ba

表gydF4y2Ba3gydF4y2Ba和gydF4y2Ba4gydF4y2Ba总结不同纸张的过滤性能和气体流动速度的影响。滤波器的性能被认为是影响不仅通过填料的用量,而且在测试过程中气体流动速度。最佳的性能得到修改后的星状的9%,主要归因于这样一个事实:极高的透气性纸表导致吸附量的下降。这个结果表明存在一个重要的纤维和填料的吸附点之间的区别gydF4y2Ba_{2。5gydF4y2Ba}。据报道,微米木纤维收集效率较低对粒子的直径从0.4到0.6gydF4y2BaμgydF4y2Ba米,而他们收集效率显著提高粒子与其他大小。在这些粒子直径为0.01gydF4y2BaμgydF4y2Ba米,微米木纤维的收集效率可以达到90%gydF4y2Ba20.gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

事实上,点的过滤过程gydF4y2Ba_{2。5gydF4y2Ba}由植物纤维和填料粒子非常复杂和具体位置;因此,过滤性能不仅影响的gydF4y2Ba方向的位置,也被时间。这一观点被称为分层过滤和非平稳的过滤(见图gydF4y2Ba6gydF4y2Ba),这将在未来进一步探讨研究。gydF4y2Ba

4所示。结论gydF4y2Ba

在这项研究中,以下最佳烹饪条件竹残留的卡夫制浆:成立的浴比1:5.5,160°C的烹饪温度和保持时间为2 h。修改与草酸导致孔隙形成的促进星状表面,而引起的显微结构变化,同时维持星状的多孔结构。阳离子淀粉预混合造纸的方法是一种很有前途的技术,因为它导致纸张的增强实力。纸张的过滤性能显著增加了添加oxalic-acid-modified星状。添加9% oxalic-acid-modified星状,纸张表现出最佳的过滤性能(78.4%)的气体流动速度0.2 msgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}。gydF4y2Ba

相互竞争的利益gydF4y2Ba

作者宣称没有利益冲突。gydF4y2Ba

确认gydF4y2Ba

作者大大承认支持浙江省自然科学基金(批准号LY15C160002),浙江省农业生物资源的协同创新中心生化制造(批准号2016 kf0016),重点实验室废弃物的回收和Eco-Treatment浙江省生物质(批准号2016 rewb12)。gydF4y2Ba

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