林业资源热解气化供热发电产业发展趋势与战略对策

生物质热解气化供热发电是林业资源加工剩余物高效综合利用产业。我国林业加工废弃物可利用量约为2.1亿吨/年,利用可再生林业资源供热和发电,有助于改善我国能源结构,增强能源安全保障,提升我国节能减排水平,推动社会主义新农村建设,促进林业可持续发展。针对目前林业资源气化供热发电产业发展过程中普遍存在的原料收储运存在瓶颈、生产过程自动化和智能化水平不高、标准化生产技术不成熟、高值化和综合利用技术缺乏等问题,建议加强林业特色资源林基地建设、创新分布式产业发展模式、突破卡脖子技术难题、严格市场准入审批、加强政府管理和行业规范、加大政策扶持力度,力争建立原料供应稳定、高品质燃气绿色制造和生物炭高效应用的一体化产业体系,到2035年气化产业年利用林业剩余物超过500万吨标准煤,总产值达100亿元/年。

“一带一路”国家林业SCI期刊发展现状——基于JCR的量化分析

文章通过各期刊的基本出版信息和引证数据等分析了“一带一路”沿线国家主办的10种林业SCI科技期刊的发展现状。“一带一路”沿线国家中仅9%拥有林业SCI期刊,期刊主要由高校或科研机构主办,编委国际化程度不高,且出版周期都较长,在JCR中Q3和Q4区的期刊占比为80%。各期刊总体发展趋势向好,期刊的发文量基本保持稳定,但总体引文数偏低,海外论文比不高,影响因子总体偏低。中国的优秀林业SCI期刊可以发挥引领带头作用,带动其他沿线国家期刊实现更好的发展;语言和文化相同或相似片区的期刊可进行集群化发展;各地区要打造好“一带一路”学术交流平台,吸引更多的优质海外稿件。

林业生物质基果蔬涂膜保鲜剂的研究进展

由于果蔬极易腐烂、保质期短,如果贮藏不当容易造成巨大的经济损失,因此对果蔬进行保鲜显得尤为重要。目前,常用的保鲜方法是低温贮藏和保鲜剂处理,其中涂膜保鲜技术因其成本较低、保鲜效果良好而备受关注。但常用的化学保鲜剂如二溴四氯乙烷、三唑类等对人体健康有一定的危害。林业生物质具有来源广泛、绿色环保、可持续性等特点,在果蔬涂膜保鲜剂领域得到广泛的研究与应用。主要介绍了多糖、紫胶、松香及其衍生物等林业生物质资源作为涂膜保鲜材料在果蔬保鲜中的应用,着重探讨其涂膜保鲜的效果,分析了目前林业生物质基果蔬保鲜剂存在的问题,并对林业生物质基涂膜保鲜剂的未来发展进行了展望。

米根霉两段式利用板栗栗苞生产富马酸

通过自水解预处理板栗栗苞,以预水解液组成增殖培养基培养米根霉,增殖的米根霉再利用栗苞酶解液生产富马酸。结果表明:220℃自水解预处理栗苞,有效疏解栗苞紧密的木质纤维结构,以50 FPIU(以1 g纤维素计)纤维素酶水解50 g/L预处理栗苞,酶解得率大于95%;经增殖培养基培养米根霉,菌体生物量达4.5 g/L;增殖的米根霉利用栗苞酶解液发酵产富马酸,富马酸质量浓度为15.78 g/L,糖酸转化率为0.34 g/g。通过两段式发酵工艺,米根霉有效利用板栗栗苞生产富马酸。

双酶协同加压热水法提取与纯化香菇多糖

香菇多糖具有增强免疫、抗肿瘤、降血压、降血脂等功效,广泛应用于食品与医药领域。以新鲜香菇为原料,采用木瓜蛋白酶和纤维素酶双酶协同加压热水法提取香菇多糖,优化双酶预水解的工艺条件。在此基础上,以凝胶层析法纯化香菇多糖,并鉴定纯化的香菇多糖。研究结果表明:纤维素酶加入量为1.00 g/g(以1 g绝干香菇质量计)和木瓜蛋白酶加入量为0.024 g/g(以1 g绝干香菇质量计),在p H 4.5和45℃的条件下,双酶协同预水解香菇原料10 h,接着采用加压热水法提取香菇多糖,在固液比1∶50(g/m L)和提取温度115℃条件下,提取80 min,香菇多糖得率可达23.6%。采用凝胶层析法纯化香菇多糖,以Superose 6 PG为分离介质,流动相为脱气纯水,在流速0.6 m L/min和柱温48℃的条件下,分离纯化香菇多糖粗品,经过两步分离纯化后,获得均一的多糖样品。以蒽酮-硫酸法、高碘酸钠法和红外光谱法鉴别纯化组分为香菇多糖;以凝胶渗透色谱法测定香菇多糖的重均分子量为3.75×104;以刚果红法分析香菇多糖,香菇多糖与刚果红形成络合物,最大吸收波长移向长波长,发生红移现象,表明纯化的香菇多糖中存在螺旋构象。研究结果为香菇多糖的高效提取与分离纯化提供了新的路线。

松脂节水减排绿色加工工艺研究及生产示范

松脂是我国丰产的特色林产资源,其主要加工产品松香、松节油等均是重要的林源基础化工原料,然而,虽然国内松脂加工企业众多,近年来相关加工技术却没有太大改进,普遍存在水耗高、损耗大等缺陷。针对上述问题,本研究开发出松脂节水减排绿色加工工艺,通过松脂节水输送、松脂节水溶解、松脂节水净化、中层脂液节水回收以及净制脂液节水蒸馏等技术有效降低了松脂加工的耗水量。通过相关研究及生产示范,云南松/思茅松松脂加工的耗水量为0.759 t/t,马尾松松脂加工的耗水量为0.836 t/t,较现有优质松脂加工企业节水70%以上,中层脂液中机械杂质的去除率超过90%。

自主创新是做强我国造纸装备业的根本路径--辅以新型立式水力碎浆机槽体为例,提倡“工匠精神”式创新

从我国造纸业、造纸装备业的发展现状和趋势出发,分析了我国造纸装备业创新力不足的"大环境"和"小意识"的原因;结合国家最近的科技创新导向和市场竞争倒迫企业自主创新的客观环境,提出提升我国造纸装备自主创新能力的前景和主要措施。针对我国造纸装备制造企业以中小企业为主的现状,并以一种高效、节能和运行平衡稳定的新型立式水力碎浆机槽体结构发明专利的提出为例,提出适合我国造纸装备制造业科技自主创新的路径,不是与国外"高大上"的造纸装备制造企业去盲目攀比,而是提倡弘扬"工匠精神"式的自主创新,踏实地从基本点去创新,在我国大有作为,才能从造纸装备制造大国逐渐变为制造强国。

路易斯酸复合Pt/ZrO2协同催化碱木质素还原降解制备酚类低聚物

以路易斯酸FeCl3、CuCl2和NiCl2复合Pt/ZrO2催化碱木质素还原降解制备高酚羟基含量活性低聚物,考察了催化剂组成和用量、反应温度、反应时间、氢气压力等对碱木质素还原降解反应的影响。采用GPC、FT-IR、31P NMR、13C NMR及2D-HSQC NMR等表征分析了碱木质素及其降解产物,探讨了降解前后碱木质素的化学结构、组成及化学键变化。研究结果表明:与Pt/ZrO2相比,路易斯酸复合Pt/ZrO2具有较高的协同催化反应活性,可有效提高降解产物的产率及生成酚类化合物的选择性,Pt/ZrO2-FeCl3具有最优催化活性。适宜的催化反应条件为:催化剂Pt/ZrO2-FeCl3与碱木质素质量比为1∶15、催化剂中FeCl3与Pt/ZrO2质量比值为0.2、反应温度300℃、反应时间3 h、氢气压力4 MPa,该条件下碱木质素催化还原降解得到的低聚物数均相对分子质量(Mn)为998,产率为89%,且具有较高的酚羟值(362 mg/g)和较低的固体残渣率(2.70%)。对碱木质素、Pt/ZrO2催化降解产物(DL1)和Pt/ZrO2-FeCl3催化降解产物(DL2)的结构表征表明:在木质素还原降解反应过程中,紫丁香基(S)型结构单元比愈创木基(G)型结构单元更易被破坏,且Pt/ZrO2-FeCl3催化剂对碱木质素分子结构中—OCH3、β-O-4及β-β键断裂表现出较高的选择性。

协同交联型大豆胶黏剂的流变与固化性能研究

利用饲料级大豆粉为原料,通过水性聚酰胺和异氰酸酯对其进行协同复合改性制备出具有良好流变行为和固化性能的大豆胶黏剂。采用旋转流变仪研究了复合改性剂用量对大豆胶黏剂流变行为和固化性能的影响,结果表明:改性后的大豆胶黏剂属于假塑性流体,当水性聚酰胺添加量为10%时,所得大豆胶黏剂的流变性能较优,而异氰酸酯添加量对大豆胶黏剂的流变行为几乎没有影响;运用动态温度扫描模式研究大豆胶黏剂的黏弹性能,异氰酸酯添加量对大豆胶黏剂的储能模量和损耗模量影响较大。水性聚酰胺/异氰酸酯协同交联体系可与大豆蛋白分子间发生交联,当10%水性聚酰胺和4%异氰酸酯协同改性时,所得胶合板的胶合强度可达0.74 MPa,满足国家Ⅱ类胶合板使用要求(≥0.70 MPa)。

银纳米颗粒掺杂的活性微孔炭球:一种高效吸附/催化去除刚果红的双功能材料

以载银纳米颗粒壳聚糖溶液为前驱体,联合喷雾干燥法、高温碳化法和KOH活化法制备出银纳米颗粒掺杂的活性微孔炭球(Ag/AMCSs)。基于一系列表征和性能研究发现,银纳米颗粒均匀分布于Ag/AMCSs结构中,Ag/AMCSs不仅表现出优异的染料吸附性能,而且可以有效催化NaBH_(4)还原刚果红(CR)的反应。此外,通过研究pH值、接触时间和染料初始浓度对Ag/AMCSs吸附性能的影响,发现Ag/AMCSs对CR的吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir模型,最大吸附量(q_(e))可达445 mg·g^(-1)。Ag/AMCSs催化NaBH_(4)还原CR,反应速率常数k可达0.311 min^(-1),5次循环利用后,染料催化转化率仍可高达95%。

基于木质素高值化利用的分子结构调控策略研究进展

木质素的分子结构调控是拓宽木质素利用途径的重要手段。文中基于木质素分子结构特性,重点阐述了近年来木质素的分子结构调控策略,主要包括木质素的纳米化、新增活性位点、酚羟基的功能化、接枝共聚、催化解聚和炭化/石墨化。分别讨论了木质素的分子结构与其纳米形态、纳米尺寸的关系及影响因素;木质素羟烷基化、脱甲基化、磺化、胺化、硝化等改性过程中新活性位点的形成路径;木质素酚羟基的酯化、醚化、烷基化、酚化等反应在木质素功能化过程中所起的作用;木质素接枝长链聚合物的反应机理及木质素大分子的催化解聚反应历程,木质素炭化/石墨化的主要途径。最后,针对木质素分子结构调控的研究现状,总结了木质素分子结构调控亟需突破的瓶颈,并展望了木质素分子结构调控的发展方向,以期实现木质素在农林、食品、生物医药等领域的高值化利用。

颗粒活性炭对亚甲基蓝的吸附与再生研究

为推进颗粒活性炭在染料废水治理中的应用,采用自制的木质素基颗粒活性炭吸附亚甲基蓝(MB),考察了MB初始质量浓度、吸附温度和溶液pH值对吸附过程的影响,并利用吸附等温线和动力学对吸附过程进行了探讨,最后探索了活性炭的再生性能。研究结果表明:颗粒活性炭更适合高浓度MB吸附,吸附速率随溶液初始质量浓度的降低而降低;平衡吸附量受吸附初始质量浓度、吸附温度的影响较大,最佳吸附温度25℃,受溶液pH值影响较小。颗粒活性炭对MB的吸附等温线遵循Langmiur模型,吸附过程符合准二级动力学模型,颗粒内扩散模型分析表明内扩散及外扩散都是吸附的限速因素。吸附后活性炭在300℃热再生30 min,颗粒活性炭的MB吸附值可达240 mg/g,恢复达初始样品的94.12%,反复吸附再生4次后,颗粒活性炭的MB吸附值仍保持在85%以上。

靛蓝提取物中靛蓝和靛玉红的分析方法比较

以靛膏为原料,采用盐酸酸化、葡萄糖还原和乙酸乙酯提取3种工艺制备靛蓝酸化物、靛蓝还原物和乙酸乙酯提取物。建立高效液相色谱(HPLC)法、紫外可见分光光度(UV)法和双波长紫外分光光度(dW-UV)法,分析3种靛蓝提取物中靛蓝和靛玉红的含量,并以Kolmogorov-Smirnov检验、Bland-Altman偏差图比较和Spearman检验确定3种样品各自最佳分析方法。结果表明:所建立的HPLC法、UV法和dW-UV法简单、准确、灵敏度高、稳定性好和重复性好。3种靛蓝提取物成分含量检测方法均遵从正态分布,两两测定值存在显著差异。UV法更适于分析靛蓝酸化物、靛蓝还原物中靛蓝含量;HPLC法更适于乙酸乙酯提取物中靛蓝、靛玉红含量分析。

木质素及其衍生物在木材胶黏剂中应用研究进展

以天然可再生资源替代传统化石资源开发绿色环保、性能优异的木材胶黏剂是人造板行业研究的热点。木质素来源广泛、价格低廉,且分子结构中含有羟基、甲氧基、羧基等活性基团,易于功能化修饰,是合成木材胶黏剂的理想原料。本文重点综述了木质素及其衍生物在酚醛树脂、脲醛树脂、环氧树脂、聚氨酯等合成树脂木材胶黏剂中的应用与研究现状,介绍了化学改性、降解、溶剂分级纯化等预处理方式对木质素化学反应活性及合成树脂胶黏剂力学性能的影响,探讨了木质素基木材胶黏剂目前发展面临的困难和挑战,并展望了未来应用及研究方向,以期为木质素资源的高效、高值化综合利用及高性能生物基木材胶黏剂的开发提供理论与技术参考。

木质素纳米颗粒的制备及其在光热转换领域的应用研究进展

光热转换是利用太阳能最直接的方式,随着可持续生物质资源的全面利用和纳米技术的不断发展,纳米生物质材料作为可再生资源在光热转换领域受到了越来越多的关注。木质素作为自然界中储量仅次于纤维素的天然高分子聚合物,具有优异的紫外吸收和光热转换能力。现阶段,木质素的利用程度仍然较低,而木质素纳米颗粒(LNP)的制备与应用是实现木质素高值化利用的有效途径。相比原始木质素,LNP的高比表面积和可调控的形态及尺寸使其抗氧化、抗紫外等性能得到了进一步增强。鉴于此,本文总结了制备LNP的技术方法,重点介绍了LNP在光热转换领域的应用现状,探讨了其在光热转换领域中的主要挑战和前景。

低共熔溶剂处理木质素抗菌纸的制备及性能研究

利用对甲苯磺酸/氯化胆碱(TA/CC)制备的低共熔溶剂(DES)处理碱木质素,提取得到富含酚类的木质素精油,将其添加到杨木浆中,制备了抗菌纸。结果表明,DES处理后得到的木质素精油中含有大量酚羟基,制得的抗菌纸对大肠杆菌的抗菌率约100%,在食品包装用纸、医疗用纸等领域具有较大的应用潜力。

银杏种仁分离蛋白水解产物的制备及其抗氧化活性研究

采用碱性蛋白酶、菠萝蛋白酶和米曲霉蛋白酶对银杏种仁分离蛋白(GBSPI)进行水解,并通过体外DPPH自由基、羟基自由基和超氧阴离子自由基清除实验评价GBSPI水解产物的抗氧化活性。研究结果表明:碱性蛋白酶、菠萝蛋白酶和米曲霉蛋白酶水解产物的得率分别为93.60%、60.00%和46.80%,水解度分别为13.76%、6.28%和5.55%。3种酶水解产物对DPPH自由基、羟基自由基和超氧阴离子自由基均具有较好的抑制作用,其中,碱性蛋白酶水解产物具有最强的抗氧化活性,其对DPPH自由基、羟基自由基和超氧阴离子自由基的IC 50值分别为5.29、0.35和7.01 g/L。

褐藻胶的酶法降解及其产物的体外免疫活性

本研究以褐藻胶为底物,探究其在褐藻胶酶法降解过程中的分子质量变化以及酶法降解制备褐藻胶低聚糖的工艺参数,并在此基础上,评价了不同分子质量褐藻胶酶解产物的体外免疫活性。结果表明,褐藻胶经褐藻胶裂解酶降解后分子质量显著下降,通过乙醇分级分离可获得3种不同分子质量的降解产物,其重均分子质量分别为13.4、5.73kDa和3.85kDa。单因素试验优化获得酶法制备褐藻胶低聚糖的最适工艺参数为pH7.0、褐藻胶裂解酶用量15U/g(底物质量计)、酶解时间24h,此时,褐藻胶低聚糖得率为28.05%。利用小鼠巨噬细胞模型对褐藻胶及其3种分子质量降解产物的体外免疫活性进行评价,发现褐藻胶及其酶解产物均具有一定的免疫增强活性,且重均分子质量为5.73kDa的酶解组分免疫增强活性最好,优于褐藻胶低聚糖。同时,通过添加巨噬细胞受体蛋白Toll样受体4(Toll-like receptor 4,TLR4)的阻断剂(TAK-242),验证了褐藻胶酶解产物通过诱导巨噬细胞TLR4的分泌,引起级联反应,增加NO、肿瘤坏死因子-α和白细胞介素6的分泌,从而调节巨噬细胞免疫活性。研究结果可为褐藻胶高值化利用提供理论依据。

木质素基多酚的制备及生物活性

针对木质素活性位点低,活性差的问题,利用酸性熔盐水合物通过一锅法脱甲基化及酚化改性制备了木质素基多酚化合物即连苯三酚改性木质素(PEHL)。实验结果表明:脱甲基化木质素(DEHL)和PEHL的反应位点显著增加,含酚羟基的量由原料酶解木质素(EHL)中的1.25 mmol/g分别提高到3.49和5.70 mmol/g。DPPH·清除实验发现,木质素基多酚化合物的抗氧化活性显著增加,与EHL对DPPH·抑制率(25.4%)相比,质量浓度10 mg/L下DEHL和PEHL的DPPH·清除率分别提高了46.9和64.4个百分点;PEHL展示了良好的抑菌活性,添加量1 g/L时对大肠杆菌和金色葡萄球菌的抑制率分别为85.22%和99.76%;木质素基多酚还表现出较低的细胞毒性。

负载金属型固体酸催化木质纤维生物质定向转化为乙酰丙酸甲酯

木质纤维生物质是一种存量丰富、绿色的资源,通过利用木质纤维生物质制备高值化的液体燃料和化学品,不但可以缓解社会对化石燃料需求的压力,而且可以改善生态环境,助力“双碳”目标。本研究制备了多种金属负载型固体酸催化剂,用于催化生物质碳水化合物高效转化为乙酰丙酸甲酯。通过表征手段研究所制备催化剂的特性,发现其具备双功能特性(B酸和L酸活性中心)。其中,AlCl_(3)作为L酸供应体,负载到催化剂表面,催化性能最佳。研究反应温度和时间等因素对葡萄糖、木糖同步定向转化为乙酰丙酸甲酯的影响发现:在复合溶剂二甲氧基甲烷/甲醇的质量比1∶1、反应温度200℃、反应时间120min的条件下性能最好,原料的转化率达到了100%,乙酰丙酸/酯的最大收率达到了24.96%。