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[硕士论文] 王杨阳
皮革化学工程 陕西科技大学 2017(学位年度)
摘要:本课题通过选用合适的交联剂将填充剂、柔软剂交联改性至不定岛聚酰胺超细纤维合成革基布(简称合成革基布)上,以提高合成革基布的卫生性能,并使其达到仿天然皮革的目的。
  采用锆鞣剂为交联剂,选用填充剂对合成革基布进行改性,以改善基布卫生性能。通过考察基布柔软度、吸湿性、透水汽性、抗张强度及撕裂强度等指标,优化出填充剂种类用量。空白基布相比,改性后的基布吸湿性提高34%~45%,透水汽性提高50%~56%,且其物理机械性能明显提高。采用红外光谱(FT-IR)、水接触角、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)及比表面积分析仪对改性前后的基布试样进行表征,结果显示基布表面亲水活性基团含量增加,基布的润湿性增大,纤维排列松散且间隙变大,基布表面结构明显变化,且其比表面积增大。
  选用常用柔软剂对合成革基布进行柔软处理,以提高其仿天然皮革性能。通过考察柔软处理前后基布柔软度、吸湿性、透水汽性、抗张强度及撕裂强度等指标,优化柔软剂种类及用量。空白基布相比,处理后的基布的柔软度明显增大,吸湿性提高30%~33%,透水汽性提高48%~60%,物理机械性能也有不同程度的提高。采用水接触角、AFM、SEM和比表面积分析仪对柔软处理前后的基布进行检测,结果表明处理后基布润湿性略有增大,纤维表面微观形貌发生明显变化,纤维间隙变大,基布比表面积增大。
  以锆鞣剂为交联剂,选用填充剂及柔软剂对合成革基布进行复合交联改性。以基布的吸湿性、透水汽性、柔软度及物理机械性能作为评价指标,通过设计正交试验,对填充剂及柔软剂的种类、用量及复配工艺进行优化。试验表明:用1%德赛坦RST,5%铝丹宁,5%BA栲胶,10%德赛宝SO,10%科莱恩NLM,5%合成牛蹄油改性后基布的性能最佳。空白基布相比,改性基布的吸湿性提高37.78%,透水汽性提高10.05%,且物理机械性能及增厚增重率明显提高。采用SEM、AFM、水接触角及比表面积分析仪对改性前后基布进行了表征,结果显示基布纤维排列松散,表面结构变化明显且基布润湿性增加,比表面积增大。
  在最佳复配方案下,优化交联改性的交联条件,通过实验优化得出最佳改性条件为:铝鞣剂为最佳交联剂,其用量为25%,交联温度为40℃,交联时间为2h,交联pH为2.5。未处理基布相比,交联改性基布的吸湿性提高了35.66%,透水汽性提高了53.23%,基布的抗张强度得到提高,增重增厚十分明显,且改性不破坏其柔软度。SEM、AFM、水接触角、比表面积、综合热分析(DSC-TG)及X射线衍射仪(XRD)等仪器分析表明:交联改性后基布纤维松散程度明显提高,基布的表面结构发生变化,基布润湿性增加,比表面积增大,纤维规整度发生变化,且改性能增加其较好的热稳定性。
  研究了水洗、皂洗对交联改性基布卫生性能的影响,结果表明改性基布卫生性能的持久性较好。水接触角、SEM、AFM、比表面积及X射线光电子能谱(XPS)等检测表明:交联改性能持久增大基布的润湿性,增加基布纤维间的分散程度,改变基布表面形貌,增大基布的单位质量吸附量及增加基布的亲水活性基团。
[硕士论文] 罗艳华
皮革化学工程 陕西科技大学 2017(学位年度)
摘要:我国每年产生约100万吨制革固体废弃物,革屑作为主要的固体废弃物,主要成分为胶原蛋白,对其进行资源化利用具有巨大的环境和经济价值。本论文以铬革屑为原料合成了性能优良的不同肽链长度蛋白基表面活性剂,具体开展了以下三方面工作:
  首先,以含铬革屑为原料系统研究了CaO、NaOH水解革屑过程中碱用量、水解温度、水解时间、液比对水解效果的影响,并通过水解率、水解度、特性粘数、铬含量等指标对水解产物进行表征,研究不同碱水解革屑的规律和差异。研究发现,两种碱水解铬革屑的过程相似,实验条件对水解率的影响主次顺序为:碱用量>温度>时间>液比;氧化钙水解革屑最高水解率工艺条件为:氧化钙用量8%、水解温度90℃、液比为10、水解时间5h,水解率为73%;氢氧化钠水解革屑最高水解率工艺条件为:氢氧化钠用量10%、水解温度80℃、液比为6、水解时间3h,水解率为86%;氢氧化钠水解铬革屑的水解率较高,水解液分子量较小,但氧化钙水解革屑的脱铬率较高。
  其次,根据上述铬革屑碱水解规律,利用氧化钙、氢氧化钠交替水解革屑得到5种不同肽链长度的水解液,将该5种水解液油酰氯进行缩合,并通过单因素试验研究了 pH、溶剂用量、温度、时间等因素对缩合转化率的影响,分别确定了5个体系的最佳缩合条件。研究发现随着亲水基肽链长度的减短,缩合反应的转化率逐渐增加。在亲核试剂一致的前提下,随着肽链长度的减短,其空间位阻效应逐渐减小,故缩合的转化率逐渐增加。
  最后,对合成的5种不同肽链长度的表面活性剂进行性能测试,包括:粘度分析、红外结构表征、亲水亲油平衡值、表面张力、临界胶束浓度、乳化能力、润湿能力、起泡能力。粘度和红外光谱分析表明已经成功合成蛋白基表面活性剂;5种表面活性剂的HLB值均在7左右;5种表面活性剂均具有良好的乳化性、乳化稳定性,且随着分子量的减小两种性能均呈现出先增加后减小的趋势;合成的表面活性剂均具有很高的表面活性,并且随着其亲水基肽链长度的增加,降低水的表面张力的能力逐渐下降;合成的5种表面活性剂的起泡能力随着肽链长度的增加而降低,但泡沫稳定性却逐渐增加;5种表面活性剂的润湿性能均优于油酸钠,并且随着肽链长度的减短,其润湿性能越来越好。
  合成的5种表面活性剂均适宜用作乳化剂、润湿剂;表面活性剂1、表面活性剂2还适宜用作稳泡剂;表面活性剂3、表面活性剂4、表面活性剂5还适宜用作洗涤剂、发泡剂。
[硕士论文] 张华
皮革化学工程 陕西科技大学 2017(学位年度)
摘要:超支化水性聚氨酯由于具有良好的耐热性、耐水性及力学性能等优点,逐渐成为学术界和工业界的研究热点。本研究首先合成3代端羟基超支化聚异氰脲酸酯-酯(HPICEs);然后合成部分-NCO封端的水性聚氨酯预聚体(PPU);最后将HPICEsPPU通过接枝反应,制备得到3种结构不同的超支化聚异氰脲酸酯-酯型水性聚氨酯(HWPUs)。通过试验,确定最佳的制备方案,并分别对各产品的结构及各项性能进行测试表征。主要内容包括以下几个方面:
  以丙烯酸甲酯(MA)二乙醇胺(DEA)为原料,通过迈克尔加成反应合成AB2单体,再通过引入中心核三-(2-羟乙基)异氰脲酸酯(THEIC),通过酯交换反应合成一代端羟基超支化聚异氰脲酸酯-酯(HPICE-G1)。通过单因素试验和正交试验确定合成反应的最佳条件,在最优合成条件下,以HPICE-G1为核,AB2单体为接枝单元得到二代端羟基超支化聚异氰脲酸酯-酯,HPICE-G2;依据同样的方法合成三代端羟基超支化聚异氰脲酸酯-酯,HPICE-G3。通过傅里叶红外光谱仪(FI-IR)和核磁共振仪(1H-NMR)对HPICEs的结构进行表征,结果表明:反应按预期合成路线进行;通过凝胶渗透色谱法(GPC)测定HPICEs的相对分子质量,结果表明:HPICE-G1、HPICE-G2和HPICE-G3的实际相对分子质量分别为630、1393和3108,反应较理想;通过热分析法(TG)测定 HPICEs的热稳定性,结果表明:HPICE-G1、HPICE-G2和HPICE-G3失重5%时的分解温度分别为157℃、178℃和192℃,说明产物具有良好的热稳定性。
  以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI),聚四氢呋喃醚二醇(PTMEG,Mn=2000),二羟甲基丙酸(DMPA)为原料,1,4-丁二醇(BDO)为亲水扩链剂,无水乙醇(C2H5OH)为封端剂,二月桂酸二丁基锡(DBTDL)为催化剂,采用内乳化法,根据逐步加成聚合原理合成PPU;最后将PPU接枝到HPICEs上,制备得到3种结构不同的新型超支化聚异氰脲酸酯-酯型水性聚氨酯,即HWPU-G1、HWPU-G2和HWPU-G3。
  通过单因素优化试验确定合成HWPUs的最佳条件:即预聚反应时间为2h,预聚反应温度为80℃;通过乳液外观、乳液稳定性、乳液粒径及胶膜的成膜性、力学性能、水接触角和吸水率等因素综合确定反应体系中n(-NCO):n(-OH)=5:1,w(HPICE)=3.75%,w(DMPA)=5%。
  采用FT-IR对产品WPU、HWPU-G1、HWPU-G2和HWPU-G3的结构进行表征,结果表明:反应按照预期设计路线进行。对各产物的物理性能进行测试分析,结果表明:WPU、HWPU-G1、HWPU-G2和HWPU-G3的乳液稳定性良好;乳液固含量分别为28.9%、29.4%、29.7%和29.9%;乳液粒径分别为41.79nm、51.35nm、52.97nm和54.05nm;胶膜的拉伸强度分别为18.08MPa、23.27MPa、26.16MPa和34.41MPa;断裂伸长率分别为644.52%、634.01%、619.03%和547.49%;胶膜24h后的吸水率分别为10.4%、7.75%、7.05%和5.59%;水接触角分别为68.8°、71.6°、78.3°和83.4°。WPU相比,HWPU-G1、HWPU-G2和HWPU-G3乳液的固含量、乳液粒径、胶膜的拉伸强度和水接触角逐渐增大,而断裂伸长率和吸水率逐渐减小,说明HWPUs具有良好的耐水性和力学性能。采用现代仪器对WPU和 HWPUs胶膜的结晶性、表面形貌、热稳定性和比表面积进行测定。X射线衍射仪(XRD)结果表明:WPU、HWPU-G1、HWPU-G2和HWPU-G3胶膜的结晶度分别为9.21%、3.18%、2.03%和1.75%,说明胶膜分子排列的规整性下降;原子力显微镜(AFM)和扫描电镜(SEM)结果表明:WPU、HWPU-G1、HWPU-G2和HWPU-G3胶膜的连续相结构逐渐增强,表面更平整;TG结果表明:WPU、HWPU-G1、HWPU-G2和HWPU-G3胶膜的的初始分解温度分别为261℃、281℃、283℃和284℃,WPU胶膜相比,HWPU-G1、HWPU-G2和HWPU-G3胶膜在热失重10%和50%时的温度越来越高,说明HWPUs胶膜具有良好的热稳定性;BET结果表明:WPU、HWPU-G1、HWPU-G2和HWPU-G3的比表面积和单位质量吸附量逐渐减小,说明WPU、HWPU-G1、HWPU-G2和HWPU-G3胶膜的致密度逐渐增加。
[硕士论文] 黄金宝
皮革化学工程 郑州大学 2017(学位年度)
摘要:在制造和使用过程中,皮革会经历各种各样的机械力的作用。这些机械作用对皮革结构和性能会有很大影响,其中循环应力的作用十分常见,如循环拉伸和折弯。这些应力比较复杂,会使皮革的强度、柔软度和表面结构发生显著的变化。然而,该方面的基础研究较少,力对皮革结构和力学性能的影响机理还不太清楚。研究皮革在循环应力下的力学响应,将有助于建立完整的皮革结构性能的关系,优化皮革加工工艺。
  本文首先研究了牛皮鞋面革在循环拉伸下的力学响应及其对鞋面革力学性能的影响。以牛兰湿革为原料,通过戊二醛复鞣和磺化油加脂,以及贴板干燥和调湿处理制备了鞋面革试样;设计了两种模式的循环拉伸作用,并改变拉伸比和拉伸次数,分析了循环拉伸下鞋面革的应力应变关系以及循环拉伸作用对皮革力学性能的影响,总结了循环拉伸下鞋面革力学性能参数间的一般规律;并用光学显微镜(OM)表征了鞋面革拉伸前后侧面和断面纤维结构和粒面毛孔形状的变化。结果表明:在循环拉伸中,牛皮鞋面革会形成较大的滞后环和残余形变;鞋面革的加载能、损耗能和峰应力都随循环次数的增加显著降低,而卸载能几乎不变。循环拉伸可以通过拉开胶原纤维的粘结部分,提高鞋面革的柔软性和拉伸强度,且拉伸比越大,皮胶原纤维的取向越明显。牛皮鞋面革在循环拉伸中的初始斜率初始应变能、加载能、损耗能都存在线性对应关系。但损耗能加载能之比会随着循环次数的增加而降低。
  本文还研究了牛皮鞋面革拉伸后的自由回复行为,并根据鞋面革在循环拉伸中的应力应变行为,提出并探讨了两种新的测量皮革弹性的方法。结果表明,鞋面革的回复可分为三个阶段:对弹性有重要贡献的快速回复阶段,对弹性起辅助作用的中速回复阶段,和对残余应变有重要贡献的慢速回复阶段。循环拉伸中,回复的应变拉伸应变之间,卸载能加载能之间都存在线性对应关系,即皮革的弹性变形和塑性变形是线性对应的。而应变回复率和卸载能占加载能之比都随拉伸比的增大而减小。在皮革弹性的测量上,用残余应变法比测量拉伸前后长度法更有优势。
  对于折弯对牛皮鞋面革结构和力学性能的影响,本文分析了褶皱产生的原因和影响因素。分别将未复鞣未加脂、复鞣未加脂和未复鞣加脂的干燥皮革试样进行折弯处理,用光学显微镜和红外光谱仪(FT-IR)分别表征了折痕处的结构和胶原内部结构的变化。结果表明,折弯是一种集中应力作用,通过压缩和拉伸造成鞋面革粒面的褶皱和肉面胶原纤维的断裂;折弯虽然可以一定程度上松散皮革的结构,提高柔软度,但是会降低皮革的拉伸强度和断裂能。复鞣可以提高皮革的拉伸强度,但不能提高其抗折弯能力;加脂通过增强皮胶原纤维的滑移能力,不仅提高皮革的抗折弯能力,还可以提高皮革的柔软度、断裂伸长率和断裂能。牛皮鞋面革在平行于脊背线方向上的拉伸强度更高一点,但在垂直于脊背线方向上的抗折弯能力更强一些。
[硕士论文] 高翔
皮革化学工程 陕西科技大学 2016(学位年度)
摘要:基于本课题组前期对端氨基超支化聚合物进行单因素优化的基础上,制备端氨基超支化聚合物(NH2-HBP),并通过正交试验,研究NH2-HBP的最优制备工艺参数。将最优工艺条件下制备的NH2-HBP分别应用在绵羊皮服装革工艺的固色、除醛和复鞣工序中,以研究其在皮革中的最优应用参数。主要的研究内容和结果如下:
  以N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)和二乙烯三胺(DETA)为原料,采用正交实验对NH2-HBP的制备工艺参数进行优化,以产率和氨基含量为考察指标,优化得出NH2-HBP的最佳合成条件为MBA和DETA摩尔比为1∶1.2、反应温度为80℃、总反应时间为24h;对NH2-HBP合成工艺的影响因素进行显著性检验,测得其反应温度对产率和氨基含量都具有显著性影响。对NH2-HBP进行红外表征,通过红外光谱对比图证明NH2-HBP分子按预期路线成功合成;通过GPC测得NH2-HBP的相对分子质量,结果表明,NH2-HBP的数均分子质量Mn最高可达2088,重均分子质量Mw最高可达2472。NH2-HBP的合成具有重复性和稳定性,平均产率为90.23%,平均氨基含量为2.72mmol/g,产率和氨基含量的变异系数均较低。对NH2-HBP的物理性能进行检测,NH2-HBP带有刺激性氨臭味,其固含量为31.0%左右,水溶性良好。
  基于制备NH2-HBP的基础上,将NH2-HBP应用在绵羊皮服装革固色工艺中。通过对比试验优化NH2-HBP在甲酸前后的加入方式对固色效果的影响,结果显示NH2-HBP在甲酸之后加入对皮革的固色效果更好。将NH2-HBP在甲酸固色之后加入,对NH2-HBP的用量进行单因素优化。结果表明:将用量为0.6%的NH2-HBP在甲酸固色之后加入,皮革的染料上染率和耐干湿擦牢度已经达到较理想状态,染料的上染率提高了5.41%,皮革耐干、湿擦牢度分别提高了0.5级和1级,同时在本固色工艺条件下,加入NH2-HBP还可以改善坯革的增厚率和物理机械性能。
  将NH2-HBP应用在绵羊皮服装革除醛工艺中,通过单因素实验对NH2-HBP的加入用量和作用时间进行优化。结果表明:当NH2-HBP加入用量为4%,作用时间为20min时,坯革的游离甲醛含量由649.23mg/kg减少至111.47mg/kg,减少了82.83%。同时也检测了NH2-HBP在本工艺条件下中对坯革物理机械性能的影响,检测结果表明NH2-HBP的加入可以改善坯革的增厚率和物理机械性能。
  为了考察NH2-HBP的复鞣性能,将NH2-HBP应用在绵羊皮服装革复鞣工艺中,研究将NH2-HBP作为复鞣剂对皮革复鞣性能的影响。结果表明,将用量为6%的NH2-HBP在加脂之前加入对坯革的物理机械性能有明显提高,平均Ts提高4.4℃,平均抗张强度由11.76N/mm2提高至15.94N/mm2,提高了35.54%,平均撕裂强度由22.47N/mm提高至33.73N/mm,提高了47.31%。同时检测在此工艺条件下,NH2-HBP的加入对皮革染色性能的影响。结果显示NH2-HBP能提高皮革的染色性能,皮革上染率提高5.06%,皮革染色废液透亮,颜色浅,皮革粒面颜色明显变深。
[硕士论文] 高鑫
皮革化学工程 陕西科技大学 2016(学位年度)
摘要:鳄鱼皮制品作为高档真皮制品界的标志性奢侈品之一,以其独特的花纹和稀有性,受到各方面的追捧,但在国内无论从鳄鱼养殖还是制革工艺开发上,均起步较晚,关于鳄鱼皮的成套制革技术尚未见报道,这就大大限制了整个鳄鱼产业的发展、新技术的开发和资源的利用。基于对国内外鳄鱼制革现状的了解,本课题旨在探索出一整套应用于实际生产的尼罗鳄腹部、背部制革工艺,按照实际生产对各个工序进行优化,并对成革进行物理机械性能检测,使成革各项指标可以达到包袋革的要求。
  以尼罗鳄盐湿皮为原料,采用三色苏丹Ⅳ染色法、醛品红染色法及扫描电子显微镜、偏光显微镜等现代技术手段,研究了尼罗鳄原料皮的组织结构特点,结果表明尼罗鳄的组织结构牛、羊、猪皮差别很大,可以分为鳞片层、表皮层、粒面层、网状层、脂肪层和皮下组织层,不含毛、毛囊,在组织结构研究过程中,未发现汗腺及血管,但是在网状层中存在由多条神经纤维组成的神经纤维束,直径在50~100μm之间。其中,鳞片层结构致密,粒面层网状层中的纤维束编织紧密,纤维间质紧紧地将纤维包裹。粒面层纤维束较细,编织较为混乱,网状层纤维束较为粗壮,编织非常规整,纤维束织角在90。左右;相邻两个纤维层之间,通过较为细小、弯曲的纤维束穿插连接,最终形成规整的、编织紧密的网状层纤维体系。
  根据组织结构特点,最终确定了尼罗鳄制革过程中准备工段、鞣制工段、整饰工段各工序的工艺技术参数及各工序之间的平衡关系,开发了整套用于实际生产的尼罗鳄制革工艺技术方案。去肉时采用手柄式去肉机和削匀机进行结合去肉,去肉效果良好,同时结合多步脱脂和软化工序,可以完全解决脂肪含量高及去除困难的技术难点。实验中采用的“氧化漂白-还原漂白-软化-脱脂-氧化漂白-还原漂白”的方法,可以彻底破坏并去除表皮层的色素,经过浸酸时的盐洗作用,能够获得白度大于83.5度的纯白色酸皮,较浸灰后皮白度提高大于60度。通过醛品红染色法研究表明,弹性纤维在软化漂白工序时会被大量地破坏。通过扫描电子显微镜对蓝湿皮进行观察分析可知:准备工段和鞣制工段工艺设计合理,纤维间质得到了很好的去除。通过硫酸耐尔蓝染色法对加脂前后皮样进行观察分析,加脂剂能够均匀的渗透到皮板中。
  经过铬鞣后,尼罗鳄皮板收缩温度能够达到110℃以上,对蓝湿皮的纵切面进行铬元素分析后发现,铬鞣剂能够均匀的分布在皮板中。成革在柔软性、弹性、表面平整度及气味四个方面优于市售样品。尼罗鳄坯革表面较为平整,表面粗糙度为2.20nm,较牛、羊皮粗糙度低。尼罗鳄坯革抗张测试中最大受力为628.80N,抗张强度为64.83MPa,撕裂强度为124.62N/mm,各项强度指标均远高于牛、羊皮坯革,大于超纤基布。
[硕士论文] 李潇潇
皮革化学工程 郑州大学 2016(学位年度)
摘要:随着社会、经济的迅猛发展,生态水污染问题日益突出,已经成为当今世界的一大难题。随着纺织、印染、印刷以及制革工业的发展,染料废水的排放对人类和环境的危害巨大。合理有效地治理环境中的染料废水污染,对保护人类生活健康生态平衡,实现可持续发展有重要的意义。其中,全生物质吸附材料成为研究的热点之一。壳聚糖是一种价格低廉的高分子材料,但是单一的壳聚糖进行染料废水处理时存在着一些问题,例如吸附量较小、在较低pH环境下易破碎、力学性能差等。本文制备了三种新型的壳聚糖基吸附材料,可以做为高效、环保的皮革染料废水处理剂,可成功去除染料废水中的阴离子染料。
  本文以壳聚糖为基体,分别以氧化微纤化纤维素(DAMFC)和氧化石墨烯(GO)做为添加剂,制备了三种壳聚糖基复合吸附材料分别为氧化微纤化纤维素(DAMFC)/壳聚糖复合膜、氧化石墨烯(GO)/壳聚糖复合膜、氧化石墨烯(GO)/壳聚糖多孔复合微球,探讨了壳聚糖复合材料对阴离子染料酸性红和刚果红的吸附效果。用傅里叶红外扫描电镜对所制备的壳聚糖复合材料的结构形貌进行了表征,测试了复合材料的力学性能,探讨了染料初始浓度、染料溶液pH、时间以及温度对壳聚糖复合材料吸附效果的影响,并进行了等温吸附模型、动力学模型以及热力学模型分析。
  DAMFC/壳聚糖复合膜对刚果红染料的吸附性能研究表明,DAMFC/壳聚糖复合膜对刚果红染料的吸附量随着刚果红初始浓度的增加而增加,染料的pH以及染料温度对吸附量的影响不大,最大平衡吸附量为152mg/g(pH=5.5,C0=200mg/L,T=30℃)。对其等温吸附曲线进行模拟,发现其吸附行为符合Langmuir模型;动力学模型符合准二级动力学模型。拉伸力学性能测试表明,随着DAMFC含量的增加,复合膜的拉伸力学性能显著增加。
  DAMFC/壳聚糖复合膜对酸性红染料的吸附性能研究表明,DAMFC/壳聚糖复合膜对酸性红的最大吸附量为1288mg/g(pH=4.0,C0=3500mg/L,T=30℃)。加入DAMFC后复合膜的拉伸力学强度比纯壳聚糖膜增大了1倍多。DAMFC/壳聚糖复合膜对酸性红的等温吸附模型符合Freundlich模型;动力学模型更符合准二级动力学模型;吸附过程是一个自发放热过程。
  氧化石墨烯(GO)/壳聚糖多孔复合微球对酸性红染料的吸附性能研究表明,加入GO的壳聚糖复合多孔球的最大吸附量为377mg/g(pH=3.0,C0=1500mg/L,T=30℃),比纯壳聚糖微球的最大吸附量(232mg/g)提高了63%。GO/壳聚糖多孔复合微球对酸性红的等温吸附模型同时符合LangmuirFreundlich模型;动力学模型符合准二级动力学模型;吸附过程为自发放热过程。
  GO/壳聚糖复合膜对酸性红染料的吸附性能研究表明,纯壳聚糖膜对酸性红染料的最大吸附量为1186mg/g(pH=4.0,C0=3600mg/L,T=30℃),加入GO后,GO/壳聚糖复合膜对酸性红的最大吸附量达到1657mg/g(pH=4.0,C0=3600mg/L,T=30℃),而,且GO/壳聚糖复合膜拉伸强度是纯壳聚糖膜的两倍,力学强度大大提高。GO/壳聚糖复合膜对酸性红的等温吸附模型符合Freundlich模型;动力学模型符合准二级动力学模型;吸附过程为自发放热过程。
[硕士论文] 毋行俊
皮革化学工程 郑州大学 2016(学位年度)
摘要:制革产业是我国轻工业体系的重要组成部分。制革过程产生的废水中含有部分染料,对环境造成污染的同时,也危及着人体的健康。纤维素是一种天然高分子类生物质资源,具有可生物降解,可再生,储量丰富等优良性能。本文以纤维素为基体材料,成功制备出两种纤维素基吸附材料,研究了其对废水中染料的吸附性能。
  通过乳液法成功制备出单宁/纤维素复合微球,并研究了其对溶液中亚甲基蓝的吸附性能。通过扫描电子显微镜(SEM),傅里叶红外光谱仪(FTIR)及Zeta电位测试仪对复合微球的结构进行表征。通过正交实验,获得了复合微球制备的最优条件。讨论了温度,初始染料浓度,吸附剂用量,溶液pH对复合微球吸附亚甲基蓝吸附性能的影响。实验结果表明,复合微球对亚甲基蓝具有良好的吸附性能,温度对复合微球的吸附性能影响不大。当亚甲基蓝溶液初始浓度为1500mg/L时,复合微球仍具有极快的吸附速率。采用准一级动力学模型,准二级动力学模型,分子扩散模型对吸附数据进行动力学分析。结果表明,吸附过程符合准二级动力学模型。采用Langmuir,以及Freundlich等温吸附模型对单宁/纤维度复合微球的吸附过程进行等温吸附拟合。结果表明,其更符合Langmuir等温模型,其拟合系数大于0.9996。单宁/纤维素复合微球吸附亚甲基蓝的吸附热力学研究表明,吸附过程是自发进行的,且为放热过程。复合微球重复使用三次后,其吸附能力并没有显著下降。
  成功制备了活性炭/微纤化纤维素复合膜(C/MFC),并研究了其对溶液中阳离子艳红的吸附性能。通过场发射扫描电镜,电子万能试验机,浊度计对复合膜的结构性能进行表征。讨论了初始染料浓度,溶液pH,温度,吸附剂用量对复合膜吸附阳离子艳红吸附性能的影响。实验结果表明,溶液pH对C/MFC复合膜的吸附性能影响较大,而温度对吸附性能没有显著影响。当溶液初始浓度为700mg/L时,复合膜对阳离子艳红的吸附量可达到66.26mg/g,且去除率为94.66%。动力学及分子扩散模拟分析结果表明,其符合准二级动力学模型,且可分为三个阶段。等温吸附拟合结果表明,其更符合Langmuir等温吸附模型,其拟合系数大于0.9958。热力学研究表明,C/MFC对阳离子艳红的吸附为自发进行的,且为吸热过程。吸附剂的解吸附再生实验表明,复合膜重复使用四次时,其对吸附能力几乎没有变化。
  基于以上,本实验所制备的两种基于纤维素的吸附材料具有来源易得,成本低廉,吸附性能好,可重复使用,可生物降解等优点。因此可有效应用于染色废水的处理中,具有广阔的应用前景。
[硕士论文] 李文龙
皮革化学工程 郑州大学 2016(学位年度)
摘要:皮肤是保护人体不受外部危害的屏障,是人体最大的器官,起着调节人体体温和保护人体器官的功效。皮肤在受到创伤后很难自我修复,大量烧伤患者死于伤口感染和体液过度流失。因此,研制一种理想的伤口敷料及时覆盖受损的皮肤非常必要。
  酸酶结合法能够在提取胶原蛋白的过程中最大限度地保持其三股螺旋结构的完整性。本文以市售新鲜猪皮为原料,采用酸酶结合法从猪皮中提取了胶原蛋白。采用聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)、红外光谱(FTIR)和热重分析仪(TG-DSC)对所提取胶原蛋白的内部分子结构和热稳定性进行了表征。测试的结果表明所提取的胶原蛋白为Ⅰ型胶原蛋白,具有较为完整的三股螺旋结构,胶原蛋白的热变性温度为71℃。
  本文以胶原、明胶、壳聚糖等无毒无害、性能优异的天然高分子材料为主要原料,采用不同的方法,分别对其进行改性,制备了海绵、薄膜、水凝胶三种不同结构类型在内的合成敷料。采用冷冻干燥法制备了胶原/壳聚糖复合海绵敷料;采用冷冻-解冻法制备了胶原/壳聚糖/聚乙烯醇复合水凝胶敷料;引入京尼平对明胶、壳聚糖进行交联处理,采用流延成型的方法制备了明胶/壳聚糖复合膜。
  理想敷料应该具备良好的水蒸气透过率、较大的吸液量和优异的机械性能等特点。按此要求,本文采用扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(FTIR)、万能材料试验机等对上述三种敷料的结构形貌、溶胀能力、保水能力、水蒸气透过率、孔隙率、拉伸强度、断裂伸长率等性能进行了表征和讨论。结果显示,不同的成型方法对材料的结构和性能有很大影响。冷冻干燥法制备的复合海绵具有尺寸较大的网络结构,溶胀能力和保水能力较强,最大溶胀度达7460%,保水率均在40%~70%之间,但机械性能较差,最小拉伸强度仅为17.75MPa;京尼平交联后流延成型制备的复合膜内部结构致密,保水保湿能力和孔隙率均较差,但京尼平的交联改善了其机械性能,最大拉伸强度达100MPa以上;冷冻-解冻法制得的含聚乙烯醇的复合水凝胶内部为网孔尺寸均一的网络结构,溶胀能力和保水能力复合海绵相差不大,孔隙率均在90%以上,此外,聚乙烯醇的引入使水凝胶的力学性能得到了大幅提升,最大拉伸强度达55.45MPa,最小达到了47.75MPa。
  综合来看,三种敷料各有优缺点,水凝胶敷料相对来说更为全面,且制备简单,更换方便,是更为理想的医用伤口敷料。
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