Recent Advances in Functional Cellulose-Based Materials:Classification,Properties,and Applications

Cellulose has sparked considerable interest in the advancement of biodegradable functional materials owing to its abundant natural sources and exceptional biocompatibility.This review offers a comprehensive review of the latest research and development concerning cellulose-based films,with a specific emphasis on their classification,properties,and applications.Specifically,this review classifies cellulose according to the various morphologies of cellulose(e.g.,nanocrystals,nanospheres,and hollow ring cellulose)and cellulose derivatives(e.g.,methyl cellulose,carboxymethyl cellulose,hydroxyethyl cellulose,and cellulose acetate).The subsequent section presents an analysis of cellulose-based films with improved mechanical properties,antibacterial characteristics,gas regulation,and hydrophobicity.A detailed discussion of the mechanisms that underlie these properties is provided.Additionally,representative applications of cellulosic composites,such as food packaging,medical supplies,and electronic devices,are summarized.Finally,the challenges faced by cellulosic materials are outlined,and a novel and feasible prospect is proposed to accelerate the future development of this material.

Cellulose-based smart materials:Novel synthesis techniques,properties,and applications in energy storage and conversion devices

There has been a significant scope toward the cutting-edge in-vestigations in hierarchical carbon nanostructured electrodes originating from cellulosic materials,such as cellulose nanofibers,available from natural cellulose and bacterial cellulose.Elements of energy storage systems(ESSs)are typically established upon inorganic/metal mixtures,carbonaceous implications,and petroleum-derived hydrocarbon chem-icals.However,these conventional substances may need help fulfilling the ever-increasing needs of ESSs.Nanocellulose has grown significantly as an impressive 1D element due to its natural availability,eco-friend-liness,recyclability,structural identity,simple transformation,and dimensional durability.Here,in this review article,we have discussed the role and overview of cellulose-based hydrogels in ESSs.Additionally,the extraction sources and solvents used for dissolution have been dis-cussed in detail.Finally,the properties(such as self-healing,trans-parency,strength and swelling behavior),and applications(such as flexible batteries,fuel cells,solar cells,flexible supercapacitors and carbon-based derived from cellulose)in energy storage devices and conclusion with existing challenges have been updated with recent findings.

灌浆料流变性能的时变特性与屈服应力演化模型

为研究灌浆料流变性能的时变特性,厘清流变性能随时间变化的机理,通过流变试验研究灌浆料的流变模型和流变参数随时间的变化规律。结合灌浆料的冷冻扫描电镜微观结构随时间的变化过程和流体力学理论,研究屈服应力的时变机理,并建立考虑絮凝效应、水化反应和骨料颗粒-水泥浆体相互作用三者共同影响的新屈服应力演化模型。结果表明:灌浆料的流变模型符合Herschel-Bulkley模型,屈服应力随时间增加而增加。水化产物在网状絮凝结构上不断堆积,网状絮凝结构逐渐变大,这不仅增强了水泥浆体的抗剪切能力,也导致浆体表现更高的黏度,使得骨料颗粒-水泥浆体的相互作用力增大。因此,灌浆料的屈服应力增大。提出的新屈服应力演化模型能更好地描述含骨料颗粒水泥基材料的屈服应力随时间的变化规律。研究结果可为灌浆料的流动扩散研究和深入理解水泥基材料流变性能的时变性提供理论基础。

赤泥用于酸性含锰废水中锰的净化研究

采用还原焙烧-磁选预处理赤泥,得到非磁性物;非磁性物经煅烧、盐酸溶出后加入饱和偏铝酸钠聚合剂聚合后过滤、熟化制备聚合氯化铝(PAC)基液;使用该PAC基液,在沉降时间5 h、PAC基液与废水体积比1∶120、搅拌转速140 r/min、pH值8、反应温度30℃、聚丙烯酰胺(PAM)投加量20 mg/L条件下处理含锰酸性废水,处理后液中锰质量浓度由325.3 mg/L降至1.5 mg/L,锰去除率达99.5%,净化后液中锰质量浓度达到国家一级排放标准。

棉短绒纤维素/聚丙烯酰胺复合水凝胶的合成及絮凝性能研究

以棉短绒(MCC)为原料､丙烯酰胺(Acrylamide,AM)为单体､过硫酸铵(Ammonium persulfate,APS)为引发剂､N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(N,N′-Methylenebisacrylamide)为交联剂,采用水溶液聚合的方式共聚制备水凝胶绿色絮凝材料。考察了体系共聚时间､共聚温度､APS投加量和单体质量比对接枝率的影响。利用红外光谱(FT-IR)､X射线衍射(XRD)､热重分析(TG)､扫描电镜(SEM)和Zeta电位等对所制备的材料进行表征,并考察其对高岭土模拟废水的絮凝效果。结果表明,当AM与MCC质量比为5∶1､引发剂投加质量为0.06 g､反应温度为50℃､反应时间为3 h时,可制得较高接枝率的产品,且其对pH为3､7､11高岭土悬浊液(300 mg/L)的浊度去除率分别达到98.6%､97.6%和98.3%,表现出良好的絮凝性能。

选择性絮凝强化废旧磷酸铁锂电池电极材料浮选分离

针对废旧磷酸铁锂电池电极材料浮选过程中的夹带和夹杂导致分离效果不佳的问题,利用聚乙烯吡络烷酮(PVP)和聚丙烯酸(PAA)选择性絮凝强化废旧磷酸铁锂电池混合电极材料的浮选分离过程,并分析PVP和PAA与电极材料的作用机理。结果表明:先加入的PVP通过氢键作用选择性吸附在石墨表面从而抑制石墨自发的疏水性絮凝,同时通过位点阻断后加入的PAA在石墨表面的吸附,使PAA选择性絮凝LiFePO_(4);PVP和PAA的联合使用在有效分散石墨的同时使LiFePO_(4)正极材料表观粒径(D50)由15.01μm增至26.17μm,有效减少了LiFePO_(4)在混合电极浮选过程中的夹带损失,使LiFePO_(4)正极材料的浮选回收率由71.41%提升到83.59%。

碘量法测定含铜物料中铜含量

酸消解是测定铜精矿中铜最为理想的检测方法,常用盐酸和硝酸进行处理,但是对于一些难溶的含铜物料样品,采用酸溶法进行溶解,溶解后期始终有处理不掉的黑色残渣,并且在分析滴定前调酸度后加饱和氟化氢铵会产生黑紫色絮状沉淀,对滴定分析造成严重的影响,使分析结果偏差较大,分析结果不准确。通过酸溶法对含铜物料进行溶解,对不溶物进行过滤分离,分析结果进行回渣补正,对过滤后的滤渣溶解所用氢氟酸的使用量、硝酸的用量等条件进行了实验优化,确立了最终的实验方法,测定结果与实验室外委结果一致,相对标准偏差(RSD)为0.060%~0.16%,用建立的方法测定铜物料中铜含量准确、快速、稳定、可靠,方法适用于含铜物料中铜含量在12.5%~24.5%的检测分析。

黏土矿物为原料絮凝剂的制备及应用研究

以蛭石为原料,以硫酸为改性剂,制备无机絮凝剂.使用扫描电子显微镜和XRD分析仪对其进行表征分析.对混浊的河水进行初步絮凝实验,效果较好.在此基础上,研究絮凝剂投加量、体系p H、搅拌速率、搅拌时间、沉淀时间以及温度对絮凝效果的影响.由实验结果可知:在水温30,℃、调节水样p H为8、絮凝剂投加量为300,mg/L条件下,120,r/min快速搅拌2,min,40,r/min慢速搅拌15,min,静置20,min后浊度由189.3,NTU降至0.6,NTU,浊度去除率达到99.7%.

天然物质絮凝剂絮凝除藻研究进展

传统的除藻化学药剂,往往会造成二次污染。天然物质絮凝剂优势独特,来源天然,安全无毒,此外原料丰富,价格也较低廉,是目前研究的热点。如粘土、壳聚糖、淀粉等通过改性后不仅提高了除藻效率,而且降低了投加量。但是天然物质絮凝除藻的机理还要在实践中继续完善。

马铃薯淀粉废水的资源化处理研究

采用各种改性方法制备了蒙脱土基絮凝吸附材料,通过SEM、BET等分析手段对所得蒙脱土基絮凝吸附材料的形貌及其对马铃薯淀粉废水的絮凝吸附能力进行研究,测定了其对马铃薯淀粉废水的处理效果。结果表明蒙脱土基絮凝吸附材料对COD吸附量最高达到245 mg/g,浊度去除率最高达到93%,处理后废水的pH介于4.7～7.0,是马铃薯淀粉废水资源化处理的一种优选材料,为马铃薯淀粉废水的资源化处理提供了有效途径。

紫外光引发聚合P(AM-MAPTAC)及其响应面优化制备

以丙烯酰胺(AM)与甲基丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵(MAPTAC)为共聚单体,通过紫外光引发聚合法制备阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂P(AM-MAPTAC)。通过红外光谱(IR)与差热热重分析(TG/DSC)分别对P(AM-MAPTAC)进行结构表征与热稳定性分析,并采用响应曲面法得到优化制备条件:反应体系pH为4.75,引发剂v-044质量分数为0.07%,EDTA-2Na质量分数为0.20%,n(MATPAC)/n(AM)为0.33,光照时间为60min。在优化条件下制备P(AM-MAPTAC)絮凝剂,特性粘度可达14.72dL/g,通过污泥脱水实验可验证该特性粘度下的污泥脱水效果最好,滤饼含水率(FCMC)达70%,污泥比阻(SRF)达6.94×10^(12)m/kg,上清液剩余浊度达9.70NTU,污泥脱水效果优于市售常用絮凝剂。

赤泥基环境修复材料的制备及应用进展

综述了赤泥基吸附剂、催化剂、絮凝剂以及土壤钝化剂等在环境修复领域的国内外研究状况,指出通过物理、化学等方法制备赤泥复合材料应用于环境修复,能够在实现赤泥固体废弃物处置的同时达到其资源化利用的双重目的。

絮凝材料与淤泥有机质含量的匹配规律及机理研究

工程上通常使用絮凝材料来改善淤泥的脱水效果,淤泥有机质含量的差异导致了絮凝材料在不同淤泥中具有不同的脱水效果。以3种有机质含量淤泥为研究对象,用4种絮凝材料进行了试验,以沉降柱曲线、浊度、比过滤阻力、絮体含水率为指标,得出了与不同有机质含量淤泥相匹配的絮凝材料种类和掺量:对高有机质淤泥,选用CPAM,最佳掺量为250 mg/L;对中有机质淤泥,选用PAC,最佳掺量为200 mg/L;对低有机质淤泥,选用PFS,最佳掺量为100 mg/L。通过匹配后,高、中、低有机质淤泥的比过滤阻力分别下降46.8%、69.4%、65.4%,絮体含水率分别降低15.1%、35.9%、32.3%,相比原淤泥脱水效果改善明显。通过Zeta电位对絮凝材料的作用机理进行了研究,结果表明,高有机质含量淤泥具有高Zeta负电位,需采用分子量高的CPAM以增强吸附电中和作用和吸附架桥作用。在中、低有机质淤泥中,PAC和PFS会极大促进淤泥絮凝成团,而絮凝材料浓度过大时,絮体则难以聚集成团。该研究对淤泥脱水工艺上絮凝材料种类及掺量的选择具有指导意义。

有机化纳米粘土基絮凝吸附材料对马铃薯淀粉加工废水的资源化处理

采用物理化学提纯方法制备了有机化纳米粘土基絮凝吸附材料,经过以聚乙二醇2000(PEG-2000)、十六烷基三甲基溴化氨(CTAB)、四丁基氢氧化铵(TBAOH,质量分数25%)和溴化四苯基磷(TPPB)4种表面活性剂对絮凝吸附材料进行有机化修饰,并将其应用于马铃薯淀粉加工废水的资源化处理。实验结果表明,有机化纳米粘土基絮凝吸附材料对马铃薯淀粉加工废水有良好的絮凝吸附性能,浊度去除率均在90%以上,COD吸附量在170mg/g以上。吸附处理废水后,有机化纳米粘土基絮凝吸附材料还可用于制备有机肥料,符合马铃薯淀粉加工废水和粘土矿物的资源化利用目的。

钻井废泥浆絮凝脱水固化处理研究

以海上油田水基钻井废泥浆为试验对象,采用化学固液分离法,加入不同絮凝剂脱水,并用水泥作为固化剂对脱水后的泥饼进行固化处理制成建筑材料。结果表明:钻井废泥浆经稀释后才能实现固液分离。当钻井废泥浆稀释比为4.00时,加入150 mg/kg阴离子絮凝剂A1920PAM,处理后钻井废泥浆泥饼含水率最低降至35.33%;水泥固化块中钻井废泥浆泥饼最佳加入比为25%,此时既能满足大部分建筑材料强度要求,又能大量固化钻井废泥浆;对水泥固化后的材料用水浸泡测定浸出液中主要污染物,结果显示,浸出液中COD_(Cr)、重金属等污染物浸出量均低于GB 8978—1996《污水综合排放标准》一级标准。

钙硅材料处理垃圾渗滤液的实验研究

垃圾渗滤液水质成分复杂,有机物浓度高,处理难度大,垃圾渗滤液的预处理能降低后续处理的有机负荷。文中研究钙硅材料对垃圾渗滤液的预处理,探讨钙硅材料投加量、振荡时间及添加絮凝剂对处理效果的影响。结果表明,增加投加量与延长振荡时间有利于去除垃圾渗滤液中的有机污染物;当钙硅材料的投加量为100 g/L,振荡时间为24 h,对垃圾渗滤液中Mn、Pb、Ni、Zn、As、Fe的去除率分别为100%、100%、89%、87%、54%、99%;TOC和CODCr的去除率均超过55%,氨氮、色度及总磷的去除率分别为30%、97%、99%。此外,利用阳离子型有机絮凝剂、无机低分子絮凝剂与钙硅材料复合处理垃圾渗滤液均可提高CODCr的去除率,其中与硫酸铝复合处理的效果最好。

高取代度阳离子高直链淀粉的制备及絮凝性能

以高直链玉米淀粉为原料,NaOH为催化剂,2,3-环氧丙基三甲基氯化铵(ETA)为阳离子醚化剂,成功的制备了高取代度阳离子高直链淀粉。分别研究了反应溶剂、反应温度和时间、醚化剂用量、催化剂浓度等因素对产物取代度的影响。实验结果表明,当n(NaOH)/n(ETA)/n(脱水葡萄糖单元AGU)=0.30,反应溶剂为二氧六环和水(V/V=1∶1),n(ETA)/n(AGU)=2,反应温度为60℃,反应时间7h时,制备的阳离子淀粉取代度(DS)可达到1.27。采用FTIR、1 H-NMR和SEM表征了高取代度阳离子高直链淀粉的结构。絮凝实验表明,阳离子高直链淀粉可以作为一种良好的新型絮凝材料。

复合材料静态处理煤矿高浓度含锰废水的研究

针对目前云南省某煤矿排放废水中Mn^(2+)超标的问题,利用一种新型复合材料进行除锰试验。该复合材料是纳米分子筛与硅藻土经合理复配后,掺入复配絮凝剂形成的。试验中优化了不同材料的复合方式、絮凝剂的复配比例与用量。利用复配的多孔材料,对云南某煤矿含有大量悬浮物、Mn^(2+)质量浓度为5.32 mg/L的黑色废水及Mn^(2+)质量浓度为42.4 mg/L的红褐色废水进行了Mn^(2+)去除效果研究。结果表明,黑色废水中Mn^(2+)去除率达到70%,出水pH值为7.9;红褐色废水中Mn^(2+)去除率达到91.0%,出水pH值为7.1。与此同时,还研究了废水中Fe^(3+)、固体悬浮物(SS)对Mn^(2+)去除效果的影响,废水中Fe^(3+)的存在使pH降低,并与Mn^(2+)产生竞争吸附,对复合材料除锰有不利影响,而SS的存在对Mn^(2+)的去除效果没有显著的影响。

畜禽骨蛋白质材料化利用的研究现状与发展趋势分析

作为畜禽屠宰的副产物,动物骨因其丰富的蛋白质和广阔的深加工利用的发展前景而成为当今环境、农业和能源等领域的研究热点。受自身骨骼结构和综合利用技术的制约,骨骼的深加工利用率不足2%,造成了严重的资源浪费与环境污染。蛋白水解作为蛋白质资源深加工领域最有效的技术手段,可实现大宗蛋白质资源的高效回收利用;而蛋白水解物优异的溶解性、可降解性、生物相容性和独特的生物功能活性使其具有开发高值材料的潜力。随着石化资源的短缺和人们健康环保意识的增强,人们对环保型可再生型新材料的需求逐渐迫切,而畜禽骨蛋白质材料的开发利用紧密结合国家新型战略产业——生物制造业,将促进农副产品加工业的持续健康发展。针对畜禽骨蛋白质材料化开发利用的发展历程及当前的研究热点,本文阐述了絮凝剂、粘结剂、可降解塑料、表面活性剂、医用材料等近年来研究较广的畜禽骨蛋白质材料化利用途径,并总结了各种利用途径的应用效果和局限性;同时,总结分析了现今利用蛋白水解物开发新型材料的相关理论及研究成果,为开发畜禽骨蛋白质材料提供了理论支持;最后,基于目前生物基材料的发展趋势及畜禽骨深加工技术的难点问题,客观展望了畜禽骨蛋白质材料的制备及应用发展方向。

细菌纤维素絮凝材料制备及其处理造纸废水性能研究

以醋酸杆菌构建分泌细菌纤维素(Bacterial Cellulose,BC)的菌种体系,通过优化发酵培养工艺和化学改性条件,制备BC絮凝材料。再通过优化混凝工艺,评价其对造纸废水的混凝处理能力。结果表明,制备的BC絮凝材料具有良好的三维网状结构,其羧基含量显著增加。通过Zeta电位检测表明该BC絮凝材料为阴离子型;且该材料对造纸废水平均浊度去除率可达94.6%,具有优良的混凝沉淀能力。