聚乳酸/芦苇纤维复合材料降解性能研究

采用熔融共混法制备了不同比例的聚乳酸/芦苇纤维(PLA/RF)共混物,并通过吹塑制备了相对应的薄膜。研究了在蛋白酶K的作用下不同RF含量的PLA/RF薄膜的生物降解性能,同时用差示扫描量热法(DSC)和扫描电子显微镜(SEM)测定了样品降解过程中的结晶行为以及表面形貌变化。结果表明,RF对PLA的酶解降解有促进作用,随着RF含量的增加PLA/RF复合材料的酶解速率提升,其中含有30%(质量分数,下同)芦苇纤维的PLA/RF薄膜的降解速率最大,16天内可降解81.11%。研究还表明,加入芦苇纤维可以降低PLA的结晶度,从而影响降解速度。

芦苇水解液发酵生产γ-聚谷氨酸工艺优化

为了降低γ-聚谷氨酸(γ-PGA)的生产成本,实现芦苇等可再生资源的高值化利用,探索建立以芦苇水解液为碳源制备γ-PGA的新型发酵过程控制策略的可行性。首先,研究纤维素酶用量和底物浓度对芦苇水解的影响;其次,采用分段式培养及溶氧反馈补料调控策略,对芦苇水解液发酵生产γ-PGA进行工艺优化。结果表明,芦苇经预处理后在10 FPU/g(底物)酶用量和10%底物添加量的条件下水解,总糖质量浓度可达(76.64±1.74)g/L;以分段式溶氧反馈-分批补料发酵培养方式,利用芦苇水解液生产γ-PGA,最终产量可达(46.72±1.18)g/L,生产效率较分批发酵提高了46.06%。因此,将芦苇水解液用于γ-PGA的分批补料发酵具有产业化可行性,有助于降低商业化生产的原料成本。

双螺杆挤压耦合碱预处理对芦苇酶解效果的影响

为了提高芦苇中木质纤维素的利用率,减少预处理过程中的能耗、水耗及废水,对双螺杆挤压耦合碱预处理芦苇的工艺条件及酶解效果进行了研究。首先,考察双螺杆螺纹元件、螺杆转速、碱用量、处理温度和保温时间对芦苇酶解效果的影响,对比不同预处理前后芦苇纤维结构和化学组成的变化;其次,通过对预处理后芦苇的逆流洗涤工艺进行优化,分析芦苇的化学组分和酶解得率;最后,采用扫描电镜和傅里叶变换红外光谱仪对预处理前后芦苇的纤维结构进行表征。结果表明:采用双螺杆挤压在KOH用量为4%(质量分数)、温度为90℃、保温2 h、逆流洗涤用水量的固液比(m/v)为1∶8的条件下,能够有效破坏芦苇纤维结构,脱除表面蜡质,木质素脱除率达到72%,预处理后芦苇在较低纤维素酶用量(10 FPU/g底物)下,水解48 h后总糖得率达到0.45 g/g(干芦苇)。因此,双螺杆挤压耦合碱预处理可以提高芦苇酶解转化利用率,工艺过程能耗低、水耗低、无废水排放,为芦苇原料化利用提供了一种低成本、绿色可行的技术方案。

单分散粒径可控γ-Fe_2O_3纳米颗粒的制备及表征

采用溶剂热法制备出具有尺寸可调、分散性好和强磁性的纳米γ-Fe2O3颗粒。分别采用XRD、XPS、FESEM、TEM和超导量子干涉仪（SQUID）对其结构、组分、形貌和磁性进行表征，研究氯化铁的浓度，不同的表面活性剂和反应温度对磁性纳米颗粒结构形貌和直径的影响。结果表明：制备得到的产物为反尖晶石结构、具有单分散性的γ-Fe2O3纳米颗粒，粒径在50～400 nm之间可调。反应温度对纳米颗粒的相组成和形貌影响比较显著，在140℃下得到α-Fe2O3相，在160℃下得到γ-Fe2O3相，而在180与200℃下得到Fe3O4相。纳米颗粒尺寸随着氯化铁浓度的增加而增大，随着十二烷基苯磺酸钠（SDBS）的加入而减小。在室温下，γ-Fe2O3纳米颗粒具有较强磁性，当粒径为50nm时其矫顽力可以达到1．4 kA／m。这将在磁性复合光催化剂和生物医学领域具有潜在的应用价值。