废弃生物质柠檬酸渣制备可降解地膜的成膜工艺研究
地膜在农业生产中具有保温保湿、灭草防虫等多项功能，可有效提高农业生产效益。但现阶段我国仍然以不可降解的石油基地膜为主，大规模使用会造成土壤污染。另一方面，发酵工业产生了大量的固体废弃物，这些废渣富含有机质，若处理不当不仅会造成二次污染，而且浪费资源。本文以柠檬酸发酵废渣为原料，能有效解决不可降解地膜造成的土壤污染问题和发酵固体废弃物资源化利用问题。通过酸预处理工艺对柠檬酸渣进行氧化改性，添加适量成膜助剂共聚交联制备生物可降解地膜，能有效改善生物质基膜的性能。通过探究流延成膜制备工艺，解决了地膜成型过程中各项因素引起的性能稳定性问题，扩大了生物质可降解地膜的工业化应用前景。 无机酸及有机酸预处理工艺下柠檬酸渣成膜研究结果表明，通过对物料粒径、溶液粘度的控制可有效提高薄膜性能，粒径为0.5mm时综合性能最好，粘度最佳范围在100mPa·s左右;最佳干燥方式为传导加热，通过干燥条件的优化控制，可将地膜制备时间缩短至40min，机械性能稳定在拉伸强度及断裂伸长率分别为10MPa和200％以上;通过苯丙乳液涂层后可将地膜的水溶率降至28.1％，而戊二醛的交联作用可将地膜的水溶率降低至23.5％;戊二醛浓度为5％时，薄膜透明度值最低能达到5.07±0.24;通过复合酸处理发现1.0％硝酸和0.8％盐酸复合处理效果最佳，薄膜的拉伸强度能达到6.5MPa，断裂伸长率能达到340％，水溶率能降至16.4％±0.3％; 结合原材料的生物质特性研发设计了半自动化铺膜设备，流延实验表明，成膜过程中最适基材为聚四氟乙烯板，最佳流延速度为10mm/s，最佳流延厚度为0.45mm，最佳干燥条件为传导干燥60℃。结合有机酸工艺并采用半自动化铺膜设备可以制备出最低厚度为0.060mm的地膜，传导干燥条件下仅需30min即可完全成膜。通过以上反应参数的优化，进一步稳定柠檬酸渣地膜的各方面性能，节省了能耗及经济成本，有效地提高了其实际应用率。 通过对本课题的研究，不仅高效利用了废弃生物质，并且研发出可规模化生产、价格低廉、绿色环保的可生物降解地膜制备技术，地膜制品的性能符合农业应用标准，有效解决了现代农业生产中日益严重的白色污染问题。
生物可降解地膜;柠檬酸渣;酸预处理;成膜助剂;共聚交联;流延工艺;机械性能
北京化工大学
硕士
化学工程与技术
苏海佳
2020
中文
TB383
2020-11-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）