玉米秸秆乙醇低聚糖纯化及热稳定性研究

本研究以从玉米秸秆乙醇法制浆废液中提取的乙醇低聚糖为原料,将其进行树脂纯化并分级得到分子质量在200~1000 D的低聚糖,通过测试不同升温速率下低聚糖的热稳定性能,并结合非线性拟合计算,得到低聚糖的热解活化能(E)和指前因子(ln A)。结果表明,在非等温程序下提纯分级所得低聚糖分解温度范围为160~300℃,灰分较多会降低低聚糖的热稳定性。分级处理所得未纯化低聚糖(O0)、脱盐低聚糖(B0)、脱色低聚糖(C0)和脱盐+脱色低聚糖(D0)对应的E分别为46.52、60.55、43.12和52.28 kJ/mol,ln A分别为4.03、7.70、2.98和5.47 min^(-1)。本研究及结果有助于选择合适的生产工艺参数,优化提取纯化工艺,为开发提取新方法提供借鉴。

废液回用对撑篙竹乙醇法制浆浆料特性与木质素结构的影响

本课题研究了制浆废液回用比例对撑篙竹乙醇法制浆的浆料得率、卡伯值、制浆选择性、木质素和有机酸的产生量、木质素结构的影响规律。结果表明,回用废液会抑制新的有机酸产生,并加速木质素降解,废液回用比例为5%~15%时,浆料卡伯值较低,制浆选择性好;综合考虑废液回收负荷、新鲜乙醇用量和浆料质量等因素,较合适的废液回用比例在15%~20%。

乙酸对撑篙竹乙醇法制浆及浆料性能的影响

以撑篙竹为原料,探讨了乙醇法制浆过程中添加乙酸对浆料得率、硬度、纤维素结晶度、纤维形态及成纸性能等指标的影响。研究结果表明:添加2.0%的乙酸后,蒸煮液pH值由7.3下降至4.1,可显著降低蒸煮液的pH值;浆料的粗浆得率由46.64%下降至43.14%,加速了碳水化合物的降解;浆料卡伯值由52.31下降至48.90,促进了蒸煮过程中木质素的脱除;乙酸用量≤6%时,木质素的相对分子质量有所增加,乙酸用量>6%时,木质素的相对分子质量有所降低。添加乙酸可使木质素的降解或缩合并存,同时使纤维收缩并变得硬挺,浆料纤维的二重重均长度(L_(w))由1.72 mm下降至1.58 mm,二重重均宽度(W_(w))由25.27μm下降至19.37μm;成纸的松厚度、撕裂指数有所提升,松厚度由2.16 cm^(3)/g上升至2.30 cm^(3)/g,撕裂指数由130.67(mN·m^(2))/g上升至133.33(mN·m^(2))/g;而抗张指数、耐折度和耐破指数有较大幅度降低,抗张指数由19.06(N·m)/g下降至14.37(N·m)/g,耐折度由6次下降至3次,耐破指数由1.0(kPa·m^(2))/g下降至0.7(kPa·m^(2))/g;纤维素结晶度由54.67%下降至48.71%,乙酸会破坏纤维素结晶区,且随乙酸用量的增加,纤维素结晶度逐渐降低,但天然纤维素的晶型不会改变。

撑篙竹乙醇粗糖的脱色及其乙酸水解

从撑篙竹乙醇法制浆废液中提取粗糖,通过复溶、树脂脱色系统研究了粗糖的脱色效果,同时对粗糖进行酸水解,探讨了水解反应条件对粗糖降解的影响。研究结果表明:水复溶时粗糖中小分子聚糖溶解性能优于大分子聚糖,木质素大部分不溶解;5种脱色剂中,D301R大孔弱碱性阴离子交换树脂对粗糖溶液脱色以及总糖保留率都表现出较佳效果。D301R阴离子交换树脂的动态脱色较优工艺条件为:糖液质量浓度8 g/L、流速4 mL/min、上样温度30℃和pH值7.0,此条件下总糖保留率可达80%,溶液透射率可达92%,木质素脱除率可达90%。乙酸水解对提高大分子聚糖的降解具有较好效果,加酸量8 mL/g、酸解时间为1.0 h和酸解温度50℃为较优酸解条件,还原糖增加了11.8 mg,糖分子平均聚合度(D_(p))为2.4。

镁改性硅藻土对苦参碱的吸附释放性能研究

化学农药的过度使用造成了严重的环境问题,使用植物源农药是防治害虫、降低农残的新方法,但其作用时效短、易降解等特点限制了其广泛应用。氧化镁改性硅藻土(MD)作为药物载体,可以与植物源农药苦参碱形成配合物,并使其附着在MD的表面。通过比表面积分析仪、扫描电子显微镜和能谱仪对氧化镁改性硅藻土进行表征,并对其制备工艺、吸附机理和缓释性能等进行了探讨。结果表明,经氧化镁改性的硅藻土具有更多的吸附位点,相较于硅藻土原土,氧化镁改性硅藻土对苦参碱的吸附量提升了130%。吸附动力学和热力学研究表明,氧化镁改性硅藻土对苦参碱的吸附更符合Freundlich吸附模型和准二级动力学模型,吸附为多分子层吸附的化学吸热过程。释放动力学研究表明,释放过程主要由Fick扩散控制,相较于市售脂质体和蛋白微囊的苦参碱,释放时间由4 h延长至180 h。该实验探讨了硅藻土基植物源缓释农药的制备工艺及其缓释性能,为田间实际用药提供理论参考。

撑蒿竹自催化乙醇法制浆及木质素降解动力学分析

研究了撑蒿竹自催化乙醇法制浆过程中保温温度和保温时间对粗浆得率、木质素及其他组分溶出量和木质素转化率的影响规律,并在此基础上分析了木质素的降解动力学。结果表明,在保温阶段前90 min内,温度越高,木质素的转化率越高,浆料中其他组分的脱除主要发生在保温阶段前150 min内,其他组分脱除量随温度升高而增大;木质素的降解反应为一级反应,可分为大量脱木质素(保温阶段前60 min)、少量脱木质素(60~120 min)和残余脱木质素(120~210 min) 3个阶段,脱木质素反应活化能分别为24.23、129.1和328.8 kJ/mol。

硅藻土基固体酸的制备及其催化性能

以硅藻土为载体,通过共沉淀法将Lewis酸SnCl_(4)·5H_(2)O转化为SnO_(2)负载于硅藻土中,通过浓硫酸磺化法将磺酸基负载于硅藻土中,制备了具有L酸和B酸的多相固体酸催化剂,并探究其对木糖转化为糠醛的催化反应性能。利用FT-IR、XRD、SEM和BET进行性能表征发现,SnO_(2)和磺酸基成功负载于硅藻土上,负载后的硅藻土比表面积增加,但孔容、孔径受碎片化影响有所下降,其表面结构形貌改变不大。在水相与有机相体积比7∶3、反应温度180℃、木糖质量0.2 g、催化剂用量0.10 g、反应时间180 min时,糠醛产率最高达56.95%(摩尔分数),重复使用5次后糠醛产率维持在45%以上。硅藻土基固体酸催化剂的制备研究对硅藻土高值利用和糠醛的环境友好制备具有实际应用价值。

高得率竹浆漂白中乙醇对H_(2)O_(2)分解规律的影响

本研究采用气量法研究了乙醇介质抑制H_(2)O_(2)无效分解的机理和提高高得率竹浆漂白的效果。主要探讨了乙醇质量分数、反应温度等参数对分解反应速率常数(k)和反应活化能(Ea)的影响规律,并对比了乙醇介质对漂白高得率竹浆的白度、返黄值和机械强度的影响。结果表明,乙醇介质通过降低k值和Ea值可以有效抑制H_(2)O_(2)的无效分解;乙醇质量分数升高,抑制H_(2)O_(2)分解能力增强,质量分数50%的乙醇抑制效果较好;与水介质相比,高得率竹浆在50%乙醇-水介质中进行H_(2)O_(2)漂白,漂后浆白度提高了117.4%,返黄值下降了72.2%,纸张抗张指数提升了60.9%。

木质素型橡胶助剂的研究进展

木质素是一种重要的生物质资源,富含大量苯环结构,是潜在可部分替代石油化工原料的可再生资源。本文介绍了木质素的结构,用作典型橡胶助剂的加工工艺及其效果,急需解决的主要问题。并总结了木质素在提高橡胶抗老化、拉伸强度和断裂伸长率性能的规律,并对未来木质素用于轻量橡胶生产进行了展望。

基于教考分离的植物纤维化学试题库建设的实践与探索

植物纤维化学是轻化工程(制浆造纸)本科专业的一门专业技术基础课。为改善目前考核环节主观性强、弹性强、缺乏规范性等问题,通过建设植物纤维化学“教考分离”题库,进而推行“教考分离”考核方式。从而进一步提升课程评价体系的高效、公平性。这对加强轻化工程(制浆造纸)专业的本科教学质量具有重要意义。

功能型硅藻土装饰纸的制备及性能

目的在前期研究结果的基础上,开发具有湿度调节、抗菌功能的功能硅藻土装饰纸。方法以硅藻土为基料,通过传统的涂布工艺制备具有湿度调节、抗菌功能、现场个性化喷印的硅藻土装饰纸。结果硅藻土装饰纸适于使用水墨进行印刷,其覆盖力强、密度均匀、色差小,可根据客户要求进行现场打印,进而实现私人订制。硅藻土装饰纸具有良好的湿度调节功能,通过控制涂布量使硅藻土装饰纸的吸放湿率均在15%以上。通过负载抗菌剂可赋予装饰纸良好的抗菌性能,抑菌圈可达23mm以上。结论所开发的硅藻土装饰纸不仅能用于家居装饰,也可用于物品包装,且可实现私人订制,具有个性化、便捷、低耗、价廉等优点,是一种具有良好应用前景的装饰包装材料。

水热预水解强度对相思木组分及溶剂吸收性能的影响

采用不同的预水解强度(P因子)对阔叶材相思木进行水热预水解处理,通过对预水解木片得率、组成成分、1%NaOH抽出物、苯醇抽出物、元素分析、吸水量、耗碱量及表面形貌的分析,探讨了预水解强度对抽出物组分含量及溶剂吸收性能的影响。研究结果显示:随着P因子的增大,预水解后木片得率、综纤维素、聚戊糖、木质素含量都呈下降趋势,而1%NaOH抽出物和苯醇抽出物的含量呈现先上升后下降的趋势。当P因子为0~800时,1%NaOH抽出物和苯醇抽出物分别从12.04%和1.74%增加到25.98%和12.11%;当P因子从800增加到1000时,两者分别从25.98%和12.11%下降到23.19%和11.08%。1%NaOH抽出物中木质素由7.15%(P=0)逐渐增加到48.37%(P=1000);而苯醇抽出物中木质素由16.42%(P=0)增加到47.68%(P=800)。根据水浸渍和碱浸渍实验显示:在预水解前期(P因子为0~310)时,预水解木片的吸水量和耗碱量均呈现上升的趋势,预水解木片的吸收性能有所改善,当P因子为310时,吸水量和耗碱量较高,分别为1.5423 g/g和80.71 mg/g。表面形貌分析显示:随着P因子的增大,预水解后木片的表面越来越疏松,孔隙越来越多。

调湿硅藻土壁纸的制备及性能

通过优化分散剂种类和用量、胶黏剂的开发,获得了可应用壁纸湿度调节的涂层技术,并采用饱和溶剂法评价了其吸放湿性能。结果表明,硅藻土壁纸具有较好的吸放湿性能,不同的涂布量(90～360g/m2)获得不同的吸湿效果,吸湿率最高可达16%,放湿率达12%。所开发的硅藻土壁纸具有湿度调节功能,是一种具有良好应用前景的装饰材料。

木质素羟基化改性及其在聚氨酯合成中的应用

工业木质素主要来源于制浆和纤维素乙醇生物精炼的副产物,产量巨大;且木质素具有替代多元醇合成聚氨酯材料的应用潜力。对木质素进行羟基化改性,可以控制木质素分子质量和增加羟基含量,从而提高木质素的反应活性和在合成体系中的相容性,减少木质素在聚氨酯中的聚集,增加聚氨酯材料的微观均匀性,从而增强聚氨酯材料的机械性能;同时还可能赋予聚氨酯抗紫外、吸油、可降解等性能。本文对木质素基本理化性质进行简要介绍,重点介绍了目前国内外木质素羟基化改性方法的研究进展;最后探讨了木质素基聚氨酯合成领域的研究和应用前景。

纤维素纤维基阴离子吸附剂制备研究进展:预处理及阳离子化改性

针对纤维素纤维材料化学组成复杂、组织结构致密,直接用于制备阴离子吸附剂的吸附性能差,应用价值低的问题,研究者在改善基材纤维素上羟基的可及性、反应活性、阳离子化改性及其对阴离子物质的吸附性能方面进行了深入研究。本文主要讨论了纤维素纤维材料的多种预处理和阳离子化改性技术相关研究及进展,阐述了不同预处理和阳离子化改性技术提高纤维素羟基反应活性与阳离子化改性纤维素纤维的反应机理,并对制备的纤维素纤维基阴离子吸附剂的吸附性能做了介绍。

用于浸渍聚酰亚胺纤维纸基复合材料树脂的研究

为了提升聚酰亚胺纤维纸基材料的强度、耐高温性、韧性及阻隔性能,本研究制备了具有高黏附力、易固化、柔韧性好、耐高温的浸渍树脂。首先用乙烯基硅树脂改性环氧树脂,以提高浸渍树脂的韧性及固化性,然后进一步添加聚酰亚胺树脂制备耐高温的三元合金树脂。结果表明,当乙烯基硅树脂用量30%时,改性后环氧树脂有较好的韧性及交联程度;此改性环氧树脂添加5%聚酰亚胺树脂时,三元合金树脂质量损失5%时的温度为339.2℃,并且在高温下没有明显的玻璃化转变。分别用改性环氧树脂和三元合金树脂浸渍聚酰亚胺纤维纸基复合材料,结果表明,改性环氧树脂浸渍的纸基复合材料纤维结合程度较好,表面平整,接触角可以达到148.71°,三元合金树脂浸渍的纸基复合材料耐高温效果好,200℃时纸基复合材料抗张指数仍能达到35.1 N·m/g。

基于雨课堂的植物纤维化学课程教学实践探索

植物纤维化学是轻化工程(制浆造纸)本科专业的一门专业技术基础课。其具有知识点繁杂、信息量大、重点难点突出及教学难度较大等问题。在分析和梳理以上问题后,通过引入“雨课堂”网络平台,探索植物纤维化学课程的教学实践新途径。将传统“点式”课堂教学拉伸至“线式”的课前-课中-课后全维度教学。实践发现,该举措不仅可以充分调动学生学习积极性,还提高了教学效率和教学效果。

稻草乙醇浆纳米纤维素的性状分析

以稻草为原料制备稻草乙醇浆,再采用酸水解-超声法制备稻草乙醇浆纳米纤维素,对稻草乙醇浆纳米纤维素性状进行分析。结果表明,稻草经乙醇-水溶液蒸煮及OPDEP漂白后,漂白浆在硫酸质量分数54%、液比1︰16、60℃下水解60min以及在硫酸质量分数56%、液比1︰18、60℃下水解60min,然后经800W超声处理20min,分别制得最高得率和最高结晶度的稻草乙醇浆纳米纤维素;经X射线衍射(XRD)分析,发现稻草乙醇浆纳米纤维素是典型的纤维素Ⅰ型结晶结构;扫描电子显微镜(SEM)观察其宽度约为10~30nm,长度100~500nm;粒径分析发现其90%以上的粒径基本分布在20~50nm;热稳定性分析发现,样品的热降解过程为180~240℃、240~320℃、320~480℃三个主要阶段。

国产色谱柱HPLC法测定竹子乙醇精炼液中单糖与小分子脂肪酸

乙醇的存在会严重干扰HPLC法对竹子乙醇精炼液中甲酸、乙酸和丙酸等小分子脂肪酸和各种降解糖的检测。研究了国产氨基色谱柱检测单糖、C-18色谱柱检测小分子脂肪酸的效果。结果表明,氨基柱在流动相乙腈与水体积比75∶25、进样体积1μL、体积流量1.01 mL/min、时间15 min和温度30℃条件下,葡萄糖、木糖、阿拉伯糖和半乳糖有较好的分离效果;C-18柱在流动相水与乙腈体积比50∶50、体积流量0.6 mL/min、时间15 min和温度25℃条件下,甲酸、乙酸和丙酸能够完全分离。

乙醇-水抽提法分离毛竹枝桠材组分的研究

以废弃的毛竹枝桠材为原料进行间歇三段乙醇-水抽提,从各段抽提液中回收多糖、溶剂和木素,考察了第一段抽提温度对主产品(多糖)和副产品(木素、纸浆)指标的影响。结果表明,乙醇-水抽提法进行组分分离是可行的,在保温温度为一段170℃、二段145℃、三段120℃,保温时间依次为2.5、1.0、0.5 h,每段液比1∶10和乙醇体积分数为65%的条件下,粗糖总得率25.12%,含少量杂质,略高于原料聚戊糖含量24.86%;精制糖总得率22.26%,其中寡木糖(DP2-DP7)占比59.09%;抽提所得木素占原料总木素的48.04%;细浆得率49.59%。离子色谱和纸浆纤维形态以及成纸性能分析表明,在170~180℃范围内,一段保温温度升高对粗糖、精制糖和木素的得率影响不大,但会导致寡木糖得率、纸浆得率及纸浆强度的下降;乙醇-水抽提法所得纸浆杂细胞含量高且强度较低,可筛分后与优质浆进行配抄使用。