丙烯酰胺-柠檬酸改性葵花秸秆吸油材料的制备及吸油动力学

以农业废弃物葵花秸秆为原料,分别用10%氨水、丙酮-环己烷、甲苯-乙醇对葵花秸秆预处理后,采用丙烯酰胺-柠檬酸酯化法对其改性,研究了改性葵花秸秆对油品的吸附性能,开展了吸附热力学及动力学研究,探讨了改性葵花秸秆的吸油机理。结果表明,丙酮-环己烷预处理+改性葵花秸秆对油品的吸油性能最强,其次为甲苯-乙醇预处理+改性葵花秸秆、10%氨水预处理+改性葵花秸秆;改性葵花秸秆对不同油品的吸油性能大小为:大豆油>柴油>原油;丙酮-环己烷预处理+改性葵花秸秆对原油的保油率最高,10%氨水预处理+改性葵花秸秆对大豆油的去除率最高;吸附热力学表明改性葵花秸秆对油品的吸附是以单分子层吸附为主的化学吸附,该吸附过程符合准二级动力学方程。该研究为解决石油污染问题提供了新思路,也为农作物副产物的综合利用提供了方向。

纳米纤维素基材料对水中新污染物的处理探讨

新污染物具有毒性、环境持久性、生物累积性等特点,近几年在水中被频繁检测出,对人类健康和生态环境造成潜在威胁,如何去除水中新污染物是当前的研究热点。研究发现,纳米纤维素基吸附材料在新污染物的处理中有很好的吸附效果。文中介绍了纳米纤维素的类别、制备及改性方法,综述了纳米纤维素基材料对水中持久性有机污染物、内分泌干扰物、抗生素及微塑料的去除应用,并提出了今后的研究要点应为不同类型新污染物同时高效地吸附,及吸附后的处理和再生问题。

纳米纤维素复合水凝胶的制备及其在食品工业中的研究进展

随着石油基聚合物的过度消耗、地球资源的日渐减少,能源枯竭、环境污染等问题逐渐显现。为了解决这些问题,寻求可持续资源、开发低成本材料的研究迫在眉睫。纳米纤维素复合水凝胶在兼具传统水凝胶良好的柔韧性、高比表面积的基础上结合了纳米纤维素具有的独特纳米级结构以及相容性好、可再生、可降解等优点,同时表现出机械增强和许多其他理想的性能,从而被广泛应用于生物医药、组织工程、药物递送等领域,近年来其在食品工业中的研究也逐渐兴起。本文总结了纳米纤维素复合水凝胶的不同制备方法,介绍其在食品活性包装、智能包装和食品安全传感等方面的应用,并对纳米纤维素复合水凝胶未来的发展进行展望,为纳米纤维素复合水凝胶在食品工业中的实际应用提供参考。

纤维素-石墨烯基复合材料的制备及应用研究进展

纤维素与石墨烯有着较好的相容性,两种物质的结合能使所得复合材料(即纤维素-石墨烯基复合材料)获得结构和性能上的显著改善及增益,使之在能源存储、柔性电子、智能穿戴、生物医疗、污水治理等多个领域产生重要应用。首先介绍了纤维素和石墨烯的基本物化性质和形貌特征;接着概括了制备纤维素-石墨烯基复合材料的主流方法,分析各自优势与局限性;同时阐述若干典型纤维素-石墨烯基复合材料的制备与应用实例;最后展望其发展前景。

氯化胆碱类低共熔溶剂用于木质纤维素预处理的研究进展

丰富、可再生的木质纤维素生物质在代替化石资源制备化学品和功能材料方面具有巨大的潜力,但是,木质纤维素生物质的天然抗降解性严重制约着其有效利用,需要通过预处理打破木质纤维素的天然抗降解屏障,才能更好利用木质纤维素生物质。以低共熔溶剂(DESs)为溶剂的预处理技术是新兴的生物质预处理技术,在木质纤维素预处理方面展现出良好的应用前景。笔者综述了近年来氯化胆碱(ChCl)基DESs用于生物质预处理的研究概况,讨论了ChCl基DESs的物化性质与预处理性能之间的关联性,系统总结了以羧酸、醇、氨基或者酰胺基为氢键供体的DESs在木质纤维素预处理方面的应用,重点分析了预处理温度及时间、氢键供体的结构及其与ChCl的物质的量比、固液比等因素对预处理性能的影响。此外,还讨论了ChCl基DESs与其他辅助技术结合在生物质预处理中的应用、ChCl基DESs的回收、预处理后木质纤维素各组分的再生等。最后,展望了DESs预处理技术面临的挑战及可能的发展方向。

纤维素-金属氧化物在传感器中的应用研究进展

纤维素-金属氧化物作为一种复合材料同时具有有机半导体的柔性与无机半导体良好的电子传输能力。这种复合材料在传感器领域有着巨大的潜力与研究价值。本文综述了以ZnO、SnO_(2)和TiO_(2)为主的纤维素-金属氧化物复合材料在紫外、气体和生物等传感器研究中的应用,总结了纤维素-金属氧化物复合材料中纤维素的作用、金属氧化物的状态和形貌、纤维素与金属氧化物的连接方式、不同类型传感器的传感机理以及不同传感器的结构、性能和优缺点。希望通过对纤维素-金属氧化物在传感器中研究进展的总结与展望为相关研究以及行业发展提供一定的帮助。

黄秋葵酒渣纳米纤维素的制备工艺及表征分析

酒渣又被称为酒糟,是发酵后的酒醅经过蒸馏出酒后余下的残渣。黄秋葵发酵酒渣富含果胶多糖和纤维素,以提取果胶多糖后制备的纤维素为原料,采用硫酸酸解法制备黄秋葵酒渣纳米纤维素(nanocrystalline cellulose from okra fermented pomance,NCC),通过单因素试验和Box-Behnken响应面试验法确定NCC的最佳制备工艺条件,即硫酸质量分数45%、酸解温度60℃、酸解时间120 min、料液比1∶17(g/mL),此条件下NCC的得率为21.07%。利用扫描电镜、透射电镜、傅立叶变换红外光谱、X射线衍射对其微观结构进行表征。结果表明,硫酸酸解法得到的NCC为直径在100 nm左右的棒状结构,但由于氢键作用,使其极易团聚;此法对NCC的基团影响较小,其仍然具备黄秋葵酒渣纤维素的最基本化学结构;NCC的结晶度为65.14%,属于纤维素Ⅰ型结晶结构。

木质纤维素预处理技术研究现状与展望

木质纤维素是自然界中最丰富的可再生资源,可用于生产燃料乙醇、生物柴油等能源产品,也是制备化学品和造纸的主要原料。木质纤维素主要由纤维素、半纤维素和木质素组成,复杂的化学结构限制了其高效利用,故必须对其进行预处理,去除木质素、半纤维素等不可溶物质,从而使其更易被酶水解成可发酵的糖,进而提高木质纤维素的降解转化率。预处理技术可以改变木质纤维原料的内部结构和表面性质,为后续的酶解糖化创造良好条件。从物理、化学、生物、联合处理等4个方面全面综述了不同木质纤维素预处理技术的研究现状,总结了其预处理效果和优缺点,并展望了其未来的研究方向,旨在为木质纤维素生物质降解利用研究提供参考。

炭黑/废纸导电纤维的制备及其在聚丙烯中的应用

利用多巴胺氧化自聚合将炭黑粘附到废纸纤维表面,制备了炭黑/废纸柔性导电纤维,分析了炭黑含量对纤维导电性能的影响,然后,将该导电纤维与聚丙烯熔融共混制备复合材料,分析了导电纤维添加量对复合材料导电和力学性能的影响。结果表明,聚多巴胺将炭黑均匀粘附在废纸纤维表面,纤维的电阻率随着炭黑含量增加而逐渐降低,当炭黑含量为15%时,废纸纤维的电阻率logρ下降至2.16Ω·cm。柔性导电纤维能更好地控制聚丙烯复合材料电导率降低幅度,当纤维添加量为15%(炭黑含量为2.27%)时,复合材料的表面电阻率为3.71×10^(10)Ω,体积电阻率为2.45×10^(11)Ω·cm,能达到抗静电级别。此时,复合材料的弹性模量和拉伸强度分别为565.65和17.01 MPa,模量提高了1.07%,但强度降低了32.82%。

麦秆基纳米纤维素过滤膜的制备及对微纳米颗粒的过滤性能

以麦秆为原料,采用对甲基苯磺酸(p-TsOH)结合酶辅助超声处理制备木质纤维素纳米纤丝(LCNFs),通过真空抽滤制备LCNFs过滤膜(LCNF-FM)。研究LCNF-FM的微观形貌、纯水通量、润湿性及对微纳米粒子的过滤性能。结果表明,LCNF-FM由相互交联的纳米纤维网络组成,平均孔径为30.2nm。该过滤膜对细菌及纳米TiO_(2)颗粒均具有良好的截留作用。初步应用于红葡萄酒过滤除菌,其对红葡萄酒中有效成分的保留率均在84%以上,对葡萄酒品质影响不大。该LCNFs及其过滤膜的制备方法绿色环保,在农业废弃物的资源化利用及水处理、食品饮料的净化等方面具有广泛的应用前景。

共沉淀法制备纤维素/天然橡胶薄膜及其性能研究

天然橡胶(NR)是一种重要的战略资源,但是其本身力学性能可能无法完全满足应用需求,往往需要使用补强剂对其进行改性。而传统的橡胶工艺严重依赖以石油为基础的材料,如炭黑(CB),对环境污染严重,不利于浅色制品的应用。为响应绿色环保的主题,减轻环境污染,选取绿色可再生的纤维素作为浅色橡胶制品的补强剂是一个应用前景广阔的技术方案。纤维素与天然橡胶的相容性决定了改性材料的性能。本研究使用羟乙基纤维素(HEC)、羧甲基纤维素钠(CMC)和纳米纤维素(CNF)为原料,对天然橡胶薄膜进行改性,旨在显著提升其综合性能。通过对复合薄膜材料进行FT-IR、XPS、力学性能、交联密度、硬度、接触角等表征测试,研究结果表明,这三种纤维素均可以提高天然橡胶的交联密度,HEC对天然橡胶的交联密度提升最大,可达到3.33倍。此外,纤维素与天然橡胶之间形成的氢键连接,对天然橡胶薄膜的力学性能起到了关键作用。HEC/NR复合薄膜的拉伸强度最大,达到36.17 MPa,断裂伸长率达2138.78%。纤维素的加入显著提高了复合薄膜的亲水性,这主要归功于纤维素分子中丰富的羟基。这一发现为改善天然橡胶制品的润湿性和加工性提供了新思路,也为复合薄膜材料在多个领域的应用开辟新的可能性。

电气石微胶囊的制备及性能研究

以乙基纤维素为壁材,电气石粉体为芯材,采用乳化-溶剂蒸发法制备电气石微胶囊,通过单因素实验分析了工艺条件对电气石微胶囊负载量和粒径的影响,利用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、热分析仪和空气离子计数器等对微胶囊的微观形貌、结构、热稳定性、负载量以及负氧离子释放性能进行表征。结果表明:在芯壁质量比为1∶2、乳化剂含量为连续相溶剂的0.5%、搅拌速度为400r/min、溶剂挥发温度为57℃时,微胶囊负载量达到46.2%(质量分数),平均粒径为20.3μm;电气石粉体被乙基纤维素有效包覆,电气石微胶囊呈规则的球状,表面光滑,壳层上分布着大量的孔道。热重分析表明电气石微胶囊在200℃后才有明显的质量损失,热稳定性较好。负氧离子动态释放量大约15d达到平衡稳定状态,释放量约为850个/cm^(3)。

超声耦合TiO_(2)/UV光催化处理对玉米秸秆组分影响研究

本文采用超声耦合Ti O_(2)/UV光催化处理玉米秸秆,探究处理条件对玉米秸秆组分及结构的影响。研究结果表明,在Ti O_(2)投加量为0.25g·L^(-1)、pH值为8.25、超声强度为0.625W·m L^(-1)、处理1h的条件下,玉米秸秆中木质素和半纤维素含量分别由未处理前的26.06%、20.58%降低到22.85%、18.39%,纤维素含量由37.67%增加到40.39%。超声耦合Ti O_(2)/UV光催化处理可以破坏玉米秸秆的结构,玉米秸秆断裂破碎成细小碎片,表面粗糙有褶皱。本研究可为超声耦合Ti O_(2)/UV光催化技术在玉米秸秆预处理中的应用提供技术参考。

浸渍法改性纤维素薄膜制备及其pH响应中的应用

纤维素作为一种广泛存在于自然界中的生物质材料,具有丰富的资源、可再生性和生物降解性等优点,但其绝缘性质限制了其在电子器件领域应用。文中以不同孔隙率的滤纸(纤维素薄膜)(FP)为基材,通过浸渍法将导电高分子聚(4-苯乙烯磺酸钠)(PSS)掺杂到滤纸中,制备了可导电的复合薄膜。进一步对复合薄膜的力学性能、结晶结构、热稳定性、电导率进行了测试,并在pH响应材料中进行了应用,探讨了不同孔径和不同改性剂掺杂量对纤维素导电薄膜电性能的影响。结果表明,PSS的浸渍提高了复合薄膜的力学性能和热稳定性。FP浸渍到7%PSS溶液中制备的PSS/FP膜表现出优异的导电性,最低阻抗为8.6×10^(4)Ω,可以快速灵敏地监测pH值的变化。本研究为纤维素改性导电薄膜的进一步发展和应用提供了参考和指导。

基于纳米纤维素和碳点的荧光复合材料的制备与应用研究进展

碳点是一种新型的零维荧光纳米材料,具有优异的光学性能、高热稳定性和化学稳定性,是近几年的一个研究热点。从天然生物质中提取的纳米纤维素,具有比表面积大、环境友好和可生物降解等特点。以纳米纤维素为载体掺杂碳点制备的复合材料兼具优异的荧光性能和机械性能,具有重要的应用价值。本文综述了基于纳米纤维素和碳点的荧光复合材料的制备与应用,简要介绍了碳点的性质和制备,论述了纳米纤维素基荧光碳点水凝胶、薄膜以及气凝胶和油墨等复合材料的制备方法及相关应用,并对纳米纤维素和碳点的荧光复合材料的发展进行展望。

纤维素制备5-羟甲基糠醛研究进展

系统总结了不同催化体系下纤维素转化为典型的平台化合物分子5-羟甲基糠醛的研究进展,并阐述了所使用的不同催化体系的优缺点,分析了目前限制纤维素高效转化为平台化合物的主要因素,指出未来高效催化剂应同时具备高效催化活性和易分离的特点。其中,温度响应型离子液体催化剂与双液相体系的耦合反应即可以实现均相催化的高效反应,又可以达到产物分离的目的,未来在此领域将会有广泛的应用,通过可为纤维素高效地转化为平台化合物的研究提供参考。

生物质平台分子制备γ-戊内酯的研究进展

综述了近年来以生物质平台分子乙酰丙酸(酯)和糠醛为原料制取γ-戊内酯的研究工作。详细讨论了各种类型的催化剂对反应性能的影响,并对相关催化机理进行了分析和归纳;最后对生物质平台分子催化转化制取γ-戊内酯的发展前景进行了展望。

纤维素纳米晶基手性光子晶体膜传感材料的研究进展

近年来,纤维素纳米晶由于其独特的光学性能、卓越的生物降解性能和优异的机械性能引起了科研人员极大的兴趣。综述了纤维素纳米晶膜在传感领域应用。首先,介绍了纤维素纳米晶的性质及其制备,纤维素纳米晶悬浮液达到临界浓度时可自组装形成胆甾相液晶;接下来,介绍了纤维素纳米晶膜的性质及其制备,成膜后胆甾相液晶的特殊性能会被保留在薄膜中,使薄膜具有独特的左旋结构和鲜艳美丽的结构色;最后,重点介绍了通过功能修饰的纤维素纳米晶膜具有较好的稳定性、便捷的操作性和优异的可再生性,使其在压力、温度以及水分这3个领域具有广阔的传感应用前景。

木质素结构对聚丙烯腈/磨木木质素基碳纤维机械性能的影响研究

从3种典型生物质原料(银杏、麦草、杨木)中提取了3种不同结构的磨木木质素(MWL),利用核磁共振仪对MWL的连键及官能团进行定性及半定量分析;将不同MWL与PAN共混,通过静电纺丝技术制备PAN/MWL基碳纤维,通过SEM、XRD对其表面形貌和结晶度进行表征,并通过拉伸实验测试其机械性能。结果表明,MWL的加入能显著增强碳纤维的机械性能,相比于PAN基碳纤维[拉伸强度为(76±10)MPa],PAN/银杏MWL基碳纤维的拉伸强度可达(134±12)MPa。

堆肥生境来源细菌降解木质纤维素制备腐殖质的研究

微生物降解木质纤维素具有清洁、高效、成本低、操作简单等优点。对从堆肥中筛选出的木质纤维素降解细菌(枯草芽孢杆菌LY60、地衣芽孢杆菌A65)进行20 d的单菌株液态腐殖化实验,探究了腐殖化过程中纤维素、木质素、腐殖质(胡敏酸、富里酸)的变化。结果表明,枯草芽孢杆菌LY60、地衣芽孢杆菌A65均能降解木质纤维素制备腐殖质,其中地衣芽孢杆菌A65在降解木质纤维素方面表现更优,纤维素、木质素的降解率分别为23.59%、31.86%,为利用木质纤维素制备腐殖质提供了借鉴。