液相色谱法同时测量杨木预水解液中木素和碳水化合物的降解产物

研究了利用液相色谱仪直接测量杨木预水解液中碳水化合物和木质素的降解产物。结果表明:利用色谱柱Symmetry C18(4.6mm×250 mm,5μm),流动相5%的乙腈/0.02 mol/L Na H_2PO_4(用H_3PO_4调节pH至2.9)和乙腈/甲醇1∶1(v:v),检测波长210nm和270nm,流速1m L/min,可同时测出杨木预水解液中甲酸、乙酸、乙酰丙酸、5-羟甲基糠醛(5-HMF)、糠醛、对羟基苯甲酸、香草醛、丁香醛和愈创木酚9种化合物。其加标回收率分别为99.16%、103.03%、101.85%、99.01%、102%、98.18%、105.26%、101.7%和99.01%。该方法具有测量速度快、准确性高等优点。

氧化钙-二氧化碳处理杨木预水解液的物理化学变化及其对膜过滤性能的强化

预水解是生物质精炼过程中重要的一部分,大量的半纤维素在预水解过程中通过自水解转化为可溶性的低聚糖和单糖。通过对预水解液中木素等非糖类物质的选择性去除,回收高附加值的半纤维素糖类物质,符合生物质精炼的理念。探讨了利用氧化钙-二氧化碳处理预水解液,研究结果表明:加入氧化钙使得pH为11.6时,碱性条件使得木素酚羟基离子化,从而结合钙离子而使胶体木素沉淀,木素去除率48.1%。但是过高的pH将导致糖类物质的碱性降解,因此通过通入二氧化碳来降低水解液的pH,从而降低糖类的碱性降解;另外,纳米级碳酸钙在碳酸化处理过程中形成,并通过表面吸附作用将木素去除率提升至56.9%;氧化钙-二氧化碳处理能够显著强化预水解液的过滤性能,表现为过滤速度衰减的弱化和浓缩倍数的提高。截留分子量为1000Da的超滤结果表明,在相同的超滤时间内浓缩倍数提高2.5倍。鉴于氧化钙、二氧化碳是纸浆厂碱回收工艺的过程产物,此文所述的氧化钙-二氧化碳工艺,具有很强的应用价值。

低于共沸浓度的甲酸/水体系对麦草组分的解离

以甲酸/水为溶剂,在管式反应器中进行麦草组分的解离,以甲酸/水的共沸质量分数(77.5%)为界设计了含甲酸的两组溶剂组成(甲酸的质量分数分别是72%和90%),以90%甲酸为对照组,探讨了120-140℃温度范围内不同质量分数甲酸处理后纤维素的保留和非纤维素组分(半纤维素和木素)的溶出规律。结果表明,120℃条件下,90%甲酸的脱木素率比72%甲酸脱木素率高15个百分点左右,但更高温度条件下甲酸质量分数对脱木素率影响有限。在相同甲酸质量分数条件下,提高反应温度会导致纤维素的水解,由于管式反应器的传质强化和反应时间的缩短,纤维素水解率低于1.6%。高质量分数甲酸和高处理温度有利于半纤维素的溶出,但同时会导致碳水化合物的脱水降解,从水解液中五碳糖和六碳糖的收率来看,72%甲酸优于90%甲酸的处理效果。另外,水解液中糠醛含量极低,仅占原料中五碳糖理论当量的0.46%~0.99%,这同样归功于管式反应器传质的强化。此实验说明低于共沸浓度的甲酸/水具有促进非纤维素组分溶出和选择性保留纤维素组分的优势。

纳米纤维素的甲酸制备及其对聚乙烯力学性能的强化

以杨木硫酸盐法漂白浆(卡伯值17.3)为原料制备纳米纤维素。使用甲酸制备纳米纤维素,用光学显微镜观察所制备的纳米纤维素的尺寸,将其冷冻干燥后并计算得率。其次,探索添加纳米纤维素复合材料的性能。物料分析结果如下:加入甲酸的时间越长,所得的纳米纤维素得率越少。甲酸-盐酸工艺比甲酸法纳米纤维素的得率低。加入不同浓度的过氧化氢,则对所得纳米纤维素的影响不大。复合材料的拉伸应力随着纳米纤维含量呈几何增长,在纳米含量为2.5%时复合材料的强度增加了77.28%,复合材料的延展性在纳米含量为2%时达到最大,形变增加97.02%。