桉木化学机械浆废水好氧生物抑制特性分析及降解规律研究

采用GC-MS方法分析了桉木化学机械浆废水厌氧处理和好氧处理出水的有机物成分及含量,统计了好氧处理前后废水中碳原子数的分析情况,分析了废水中主要的生物难降解组分及降解规律。研究结果表明:经厌氧和好氧处理后残余的主要有机污染物为芳樟醇(C10,21.21%)、对叔丁基苯乙酸甲酯(C13,21.39%)、二氢月桂烯醇(C10,8.90%)、铃兰醛(C14,6.16%)和香茅醇(C10,4.76%)等,主要为含苯环有机物和抑菌成分,具有生物难降解性和抑菌性,宏观表现为生物处理去除率较低。好氧处理前后,废水中醇类物质质量分数从19.32%上升至51.71%,醛类物质质量分数从3.68%上升至13.35%,酯类物质质量分数从29.75%降至28.32%,含苯环有机物质量分数从32.70%上升至61.06%,说明其他有机物获得比含苯环有机物更大幅度的降解。建议通过解毒预处理和生物强化提高微生物活性等途径改善生物处理效果,减轻后续深度处理的难度,降低综合处理成本,实现低成本达标排放。

溶胶-凝胶法改良人工林马尾松尺寸稳定性及其机理研究

马尾松是广西地区重要的人工林资源之一,但其尺寸稳定性较差,极大地限制了其在木材工业中的使用。本研究选用基于SiO_(2)的溶胶-凝胶法对马尾松进行改良,探讨了浸渍时间对马尾松尺寸稳定性的影响,并通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)揭示了溶胶-凝胶法对马尾松的改良机理。研究结果表明:经过6 h溶胶浸渍处理的改性马尾松尺寸稳定性最好,相较于未处理的马尾松,浸渍6 h的改性马尾松的浸渍率为5%,60 h吸水质量增加率由34.7%降低至28.2%,60 h吸湿体积膨胀率由16.5%降低至11.1%,72 h抗老化性能由18.02的色差值降低为11.9。溶胶-凝胶法对马尾松尺寸稳定性的改善机理体现在两个方面:其一,通过形成玻璃层状及膨胀结构可以阻挡水分的进入;其二,通过氢键及化学键的形式与细胞壁进行结合,以起到永久的润胀作用。

活性炭气相吸附过程中安全性研究进展

挥发性有机物(VOCs)是目前我国造成大气污染的主要因素,主要来源于工业排放,VOCs包括烃、醛、醇、醚、酮、酯、羧酸等。活性炭吸附VOCs已成为目前的主要环保技术,然而,在活性炭吸附VOCs过程中,由于吸附热的产生容易导致活性炭床层温度升高,从而引发活性炭床层起火是重大安全隐患。因此,本文从活性炭的结构、性质,吸附操作方式和条件,以及VOCs组分等方面,具体综述和分析活性炭的生产原料、制备方法和后处理过程等影响活性炭着火点的主要因素,以及气流的湿度、氧气含量等性质,气体流速、活性炭床层厚度、吸附工况等吸附工艺对活性炭床层温升产生的影响,为系统掌握和评价活性炭在气相吸附过程中应用安全性提供了参考。在此基础上,针对活性炭吸附床吸附净化含VOCs废气的安全使用提出了具体的建议。最后,指出了在该领域还存在的主要技术问题。

超声辅助低温碱提木聚糖及制备低聚木糖

以酒糟为原料,研究超声波辅助碱法对提取木聚糖影响,并考察提取工艺对木聚糖酶制备低聚木糖的影响。响应面实验优化超声波辅助碱提木聚糖,结果表明:在NaOH浓度8%、料液比1∶20、提取温度58℃、超声波功率955W和提取时间20 min条件下,木聚糖提取率为72.31%。通过液相色谱、凝胶色谱和红外光谱分析表明:提取木聚糖样品主要成分为木聚糖,超声处理降低相对分子量和聚合度。酶解制备低聚木糖(XOS),在酶用量为100U/g底物、pH 8.0、50℃时,酶解6 h得率达80%以上,XOS中木二糖-木四糖的含量总和(XOS2-4)占64.5%。XOS为2 mg/mL时,对DPPH自由基清除率为87.3%。本研究通过超声辅助碱溶液降低木聚糖提取能耗和木聚糖相对分子量,有效提高XOS酶解得率。该工艺将有助于提高酿酒副产物酒糟的附加值。

菌丝体-杨木颗粒多孔复合材料的制备及保温阻燃性能研究

石油基高分子多孔材料的大量使用导致了严重的塑料污染(“白色污染”)。在这项工作中,采用了一种绿色可持续的合成策略,通过在杨木颗粒上接种培养真菌菌丝体,使其生长贯穿整个颗粒,最终制备出了一种菌丝体-杨木颗粒多孔复合材料。结果表明,多孔复合材料具有较低的密度(0.165 g·cm^(-3))、较高的孔隙率(82.7%)和疏水性(接触角:131.8°),并展示出优异的力学性能(压缩强度2.39 MPa;杨氏模量9.79 MPa)。另外,多孔复合材料还具有较低的导热系数(0.066 W/mK)和优异的阻燃性能(氧指数为28.4%)。这项研究工作展示了一种简捷和清洁环保的菌丝体-杨木颗粒多孔复合材料制备方法,对农林生物质高值化利用具有重要的参考价值。

生物质水热液化研究进展

水热液化技术可处理高含水率生物质且无需脱水等高耗能环节,具有良好的经济性与工业应用前景,已成为一种极具潜力的生物质能源利用方式。本文综述了生物质组分水热液化的机理,并对其应用生产进行了概述。回顾了生物质水热液化的研究历程,重点阐述纤维素、半纤维素、木质素、脂质和蛋白质等生物质的主要组分结构和水热液化反应机理,以及生物质水热液化反应器的工艺流程,明确了生物质水热液化存在的问题并对其发展方向进行展望。

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。

重组木聚糖酶的高密度发酵及其定向制备低聚木糖

为提高酶水解杨木木聚糖定向转化低聚木糖的效率,同时降低酶法制备低聚木糖的成本,围绕重组大肠杆菌(PET-PdoXyn10A-DE3)高密度发酵制备拟杆菌来源木聚糖酶PdoXyn10A的诱导表达条件和酶水解制备低聚木糖的工艺条件开展了研究。考察了在5 L发酵罐水平下诱导剂浓度、诱导光密度(OD_(600))值、诱导温度和诱导pH值等因素对PET-PdoXyn10A-DE3产重组木聚糖酶PdoXyn10A的影响,反应温度、pH值对玉米芯木聚糖酶水解过程中酶活力的影响,以及酶添加量、酶水解时间对杨木乙酸水解液制备低聚木糖的影响。研究结果表明:在诱导剂浓度0.25 mmol/L、诱导OD_(600)值55、诱导温度34℃和诱导pH值7.0的最佳诱导条件下,经高密度发酵重组酶酶活力可达362.67 U/mL,重组大肠杆菌生物量可达28.83 g/L。酶水解制备低聚木糖的最佳条件为酶反应温度40℃、pH值5.2、酶添加量12 U/mL和反应时间6 h,此条件下低聚木糖的量为3.21 g/L,其中木二糖、木三糖、木四糖、木五糖和木六糖的量分别为1.09、 0.97、 0.84、 0.18、 0.13 g/L,木糖为1.82 g/L。

PFI磨预处理提高桉木浆纤维反应活性的研究

采用PFI磨对桉木漂白化学浆进行预处理后,以丙烯酰氯为酯化试剂,在球磨机中进行酯化反应,通过纤维质量分析仪、光学显微镜、X射线衍射(XRD)和傅里叶红外光谱(FT-IR)对纤维的形貌和结构进行了分析,并进一步考察了酯化条件对纤维素反应活性的影响。研究结果表明:随着PFI磨转数的增加,纤维长度、纤维宽度减小,细小纤维比例显著提高,由19.86%增大至38.47%。经PFI磨打浆后,纸浆纤维表面纤丝化明显,其结晶区域部分遭破坏,结晶度由72.7%降低至66.9%;XRD结果表明:反应过程中酯化产物的结晶结构发生了改变。FT-IR结果表明:PFI磨解纤维与丙烯酰氯经球磨发生酯化反应得到丙烯酰基纤维素。酯化产物的取代度(D_(S))随着PFI磨转数的增加而增大;与未经预处理纤维相比,反应产物的D_(S)明显增加,最高可达2.38,此时的反应条件为PFI磨预处理24000 r,纤维素与丙烯酰氯的物质的量比1∶6,球磨反应时间48 h。

紫外分光光度法测定歧化松香中去氢枞酸含量的干扰因素研究

利用液相色谱仪、制备液相色谱仪、气相色谱质谱联用仪,对歧化松香(DR)中去氢枞酸(DA)紫外光谱测定方法的干扰因素进行了详细研究。测定的市售不同省份的5个样品中有2个主要干扰物质,进一步定性,确定干扰物质1为6,8,11,13-枞四烯酸(ATA),干扰物质2为混合物,主要检出物为去氢枞醛(D)和枞酸(AA)。采用二阶导数光谱法和偏最小二乘(PLS)法对紫外光谱数据进行分析,以消除去氢枞酸紫外分光光度法的干扰,结果表明:PLS法比二阶导数光谱法误差更小,能够同时消除多种干扰因素,使测试结果更加接近真实值。

β-水芹烯异构制备α-松油烯的研究

对β-水芹烯酸催化异构制备α-松油烯的工艺进行了研究,结果表明:三甲基溴硅烷(TMSBr)因酸性适中对β-水芹烯表现出良好催化效果,但其对α-蒎烯、β-蒎烯、3-蒈烯、苧烯和异松油烯等单萜烯催化效果不佳;助剂30%(质量分数)H_(2)O_(2)因其所含的水可使TMSBr转化为H+从而催化异构反应进行,并通过对H+的扩散作用减少副反应发生,此外H_(2)O_(2)自身酸性对反应起到辅助催化效应,这3方面特性极大提升了反应效率。β-水芹烯异构制备α-松油烯的较佳工艺条件为:β-水芹烯0.1 mol、TMSBr 0.002 mol、30%H_(2)O_(2)0.1 mol、反应温度100℃、反应时间6 h,此条件下原料转化率为88.4%,产物选择性为94.0%。

超低甲醛释放木质素基胶黏剂的制备及应用

针对脲醛树脂耐水、耐候性能差和潜在甲醛释放的问题,以工业碱木质素(L)为原料,通过与苯酚(P)、尿素(U)和甲醛(F)共缩聚反应制备了符合ENF级Ⅰ类胶合板要求的木质素基胶黏剂(LPUs)。考察了L、P和U质量比对LPUs凝胶时间、游离甲醛含量、储存稳定性、固化反应活性以及胶合板理化性能的影响。结果表明:mL/(mP+mU)为1∶1时制备的树脂LPU1~LPU4中,随着尿素用量的增加,LPUs树脂的凝胶时间逐渐缩短,m(P)∶m(U)=30∶70时制备的LPU4,其凝胶时间为(18±2)min,约为LPU1(m(P)∶m(U)=90∶10)的凝胶时间(30±2)min的40%,游离甲醛含量从0.05%(LPU1)升高至0.18%,储存期由127 d缩短至14 d,表现出脲醛树脂的理化特性。DSC监测固化过程焓变行为表明,LPUs树脂反应活化能仅为商业酚醛树脂和脲醛树脂的2%~7.8%。mL/(mP+mU)=1且苯酚用量不低于尿素时制备的LPU1~LPU3树脂胶合板耐沸水胶合强度和甲醛释放量满足ENF级Ⅰ类胶合板要求,其中LPU2树脂的施胶量可降低至工业生产工艺的66.7%,此时,依然可以确保胶合板的耐沸水胶合强度和甲醛释放量满足ENF级Ⅰ类要求,可有效降低胶合板生产成本。

乙酰丙酸环氧甘油单酯缩酮乙酯的合成及其增塑性能

以乙酰丙酸乙酯、甘油、油酸等大宗生物基化学品为原料,通过酯化反应、缩酮反应及环氧化反应初步制备了一种潜在具有增塑性能的新型化合物乙酰丙酸环氧甘油单酯缩酮乙酯(ELMG),并将其与聚氯乙烯(PVC)、环氧大豆油(ESO)、硬脂酸盐压制成膜,通过FT-IR、XRD、DSC、万能试验机等探讨了合成工艺对ELMG结构的影响,以及ELMG的添加对PVC膜的性能的影响。研究结果表明:采用先缩酮反应,再酯化反应,最后环氧化反应可制得ELMG;ELMG对PVC结晶具有一定的破坏,且与ESO复配使用后效果得到显著提升;ELMG复配ESO可明显提高PVC薄膜的塑化性能,其中50%ELMG增塑的ELMG50/PVC薄膜的断裂伸长率为316.5%,达到了ESO/PVC薄膜的98%,拉伸强度为24.63 MPa,达到了ESO/PVC薄膜的89%。ELMG复配ESO使PVC薄膜的迁移性也得到了明显的改善,其中ELMG50/PVC薄膜在大豆油中的质量损失率为0.71%,仅为ESO/PVC薄膜的67%。

木质素氧化解聚衍生芳香族化合物的研究进展

木质素作为自然界最丰富的可再生芳香族资源,由于具有复杂的三维网状结构和顽固的抗性,难以高值化利用。全球约有90%的工业木质素被直接用于燃烧发电,造成了极大的资源浪费。木质素氧化解聚转化为芳香族化合物是对其高值化利用的重要手段,本文在介绍木质素结构和种类的基础上,综述了木质素氧化解聚的研究进展,主要从化学催化氧化、电化学氧化、生物催化氧化解聚木质素的方法和氧化解聚产物4个方面进行总结,分析了各种氧化解聚方法的优缺点和适用范围,以及不同氧化解聚方法对木质素衍生产物的选择性影响。

废纸制浆造纸废水好氧生物强化增效处理研究

以竹炭为载体制备氮铈掺杂改性且固定化微生物及微量元素的生物增效材料,采用生物强化增效技术对废纸制浆造纸废水的好氧处理进行优化,通过降低生化处理出水浓度来降低深度处理的难度和成本。利用SEM和16S rRNA测序等手段对活性污泥表面形貌及结构和微生物菌落结构进行分析,综合评价了生物强化增效技术对废纸制浆废水好氧生物处理性能的影响。研究结果表明:该技术可以提高污染物生物降解能力,提高生物处理效果。普通生化处理出水COD平均值140 mg/L、氨氮平均值2.3 mg/L,色度平均值260倍,平均COD去除率86.47%、平均氨氮去除率88.83%、平均色度去除率33.33%;同等条件下,生物增效处理出水COD平均值72.2 mg/L、氨氮平均值0.95 mg/L、色度平均值50倍,平均COD去除率93.02%、平均氨氮去除率达到了95.39%、平均色度去除率87.18%,处理效果明显优于普通生化处理。生物增效处理出水采用传统PAC或PFS处理均可达到排放标准,且PFS的处理成本低至0.63元/m^(3);而普通生化处理只能采用芬顿处理才能达到排放标准,且处理成本达3.27元/m^(3)。SEM分析结果显示:生物增效处理的活性污泥絮体结构紧凑,具有更高的生物量;与普通生化处理的污泥相比,生物增效处理的污泥中脱硫杆菌门(Desulfobacterota)和拟杆菌门(Bacteroidota)丰度增加了3.07和2.29个百分点,unclassified_o_PB19属增加了2.96个百分点,说明生物增效材料的投加能帮助一些具备特殊降解功能的微生物创造有利生存环境并激活其生长,提高了反应体系的定向降解能力。

木质素降解菌的筛选及其对酒糟的预处理研究

为解决生物质炼制过程中木质素的生物抗性,本研究筛选出一株木质素降解菌,用其对酒糟进行预处理,并使用傅里叶红外光谱仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、Zeta电位与纳米粒度仪、低场核磁共振分析仪和热重分析仪对预处理前后酒糟的微观结构与理化性质进行表征。结果表明:这株木质素降解菌是栓菌属,将其命名为Trametes sp.SCU31(T.sp.SCU31)。T.sp.SCU31能够高效降解酒糟中的木质素,可使酒糟中33.86%酸不溶木质素与50.88%酸溶木质素发生降解。经T.sp.SCU31预处理后的酒糟表面布满孔洞与碎片,更多的纤维束暴露出来,显著增加了纤维素酶的可及性,这些结果表明T.sp.SCU31预处理能够高效降解木质素,破坏木质纤维的抗性。

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。

高性能机油净化碳基复合定型滤芯研制与应用

针对目前机油滤清器滤芯存在的机油净化性能差、使用寿命短等问题,通过活性炭与聚氨酯经插嵌微发泡复合定型,研发首创出具有开孔型微泡网状结构碳基复合定型滤芯,并研究其性能。结果表明,碳基复合定型滤芯属于过滤-吸附双效深层体型滤材,阻力小、流量大;通过开孔型微泡网状结构过滤作用和碳材料吸附作用的协同效应,显著提升机油净化性能、延长使用寿命;与德国马勒纸质滤清器相比,碳基复合滤清器在汽车90 km/h等速行驶测试中节约燃油达3.80%,4辆实车、累计66801公里行驶验证,碳基复合滤清器节约燃油3.17~3.33%。碳基复合滤清器节油效果显著,大规模推广与应用将产生巨大的经济效益和社会效益。

基于香草醛的热固性树脂研究进展

香草醛是一种可由木质素磺酸盐生产的单芳香化合物,其化学结构独特,已成为生物基材料领域研究热点。本文首先介绍了基于香草醛的热固性高分子材料包括环氧树脂、苯并噁嗪、酚醛树脂、丙烯酸树脂等研究进展,着重论述了基于香草醛特征结构进行化学转化以及制备交联结构产物的过程。进而,本文总结了含有动态共价键的香草醛基热固性材料研究进展。香草醛的醛基有利于缩醛、亚胺、硫缩醛等动态化学基团的引入,而通过交联体系的选择可有效引入动态二硫键、D-A加成键及β-羟基酯基团。在总结香草醛基热固性材料的特点及发展应用的基础上,本文展望了香草醛基热固性树脂在原料获取、产品制备、回收利用及有效降解等方面可持续性所面临的挑战。

银杏硫酸盐木质素组分分离及其抗肿瘤构效研究

为了从硫酸盐木质素中提取具有抗肿瘤活性的成分,以不同极性的溶剂对银杏硫酸盐木质素(KL)进行分级,利用MTT法研究各分级组分的抗肿瘤活性;根据抗肿瘤活性结果,利用中压制备液相色谱对抑制效果最明显组分进行纯化,采用质谱、^(13)C NMR等方法确定其结构,并分析构效关系。FT-IR分析结果表明:KL具有与银杏磨木木质素(MWL)相似的结构;分级组分的总酚含量(TPC)随着其相对分子质量增加而降低。抗肿瘤实验结果表明:乙醚可溶组分(LC2)对人源肺癌A549细胞的抑制作用最强,IC_(50)值为(366.09±6.39) mg/L。LC2纯化结果发现,分离出的化合物L7的抗肿瘤活性最好,对肺癌A549细胞的IC_(50)值为(89.44±2.13) mg/L。质谱、^(13)C NMR测试结果表明:化合物L7是酚羟基上连接着2-丙醛取代基的β-5结构的松柏醛二聚体。木质素小分子物质的苯丙烷单元侧链上醛基的增加会提高抗癌活性,但是醚键的增加会降低抗癌活性。