天然低共熔溶剂在木质纤维素预处理中的应用

综述了天然低共熔溶剂在木质纤维素预处理应用的研究进展,归纳了熔点、密度、黏度、溶解性四大理化性质,总结了羧酸类、多元醇类这两种二元天然低共熔溶剂、三元天然低共熔溶剂在木质纤维素类生物质预处理中的应用,并概括了微波超声辅助预处理、多元天然低共熔溶剂协同预处理、两阶段协同预处理在木质纤维素类生物质预处理中的应用,分析并展望了未来天然低共熔溶剂的研究方向,为采用绿色新型溶剂预处理木质纤维素类生物质提供新思路。

有机酸水溶液提取玉米芯木质素及其性质

以甲酸/乙酸水溶液为溶剂提取玉米芯木质素。利用响应面法考察了甲酸浓度、提取温度和反应时间等因素对木质素产率的影响。结果表明,最优的反应条件为:V(甲酸)∶V(乙酸)=4∶5,提取温度为91℃,反应时间4 h,在该条件下木质素产率的预测值为67.91%,实验验证值为70.16%。利用紫外光谱法和化学滴定法研究了木质素的纯度、酚羟基和羧基含量,测定了木质素在不同溶剂中的溶解性,通过红外、紫外、核磁共振及热重等方法对所提取的木质素的结构和性质进行了表征。结果显示,有机酸水溶液提取的木质素同时含有紫丁香单元(S)、愈创木基单元(G)和对-羟基苯丙烷单元(H),而且与碱木质素结构相似。热重分析表明,该木质素具有更好的热稳定性,600℃时热解残余物的质量分数为42%。有机酸水溶液处理法是提取高纯度玉米芯木质素的有效方法。

酶预处理对漂白针叶木浆性能和打浆能耗的影响

采用纤维素酶对漂白针叶木浆进行预处理,研究了酶预处理对浆料打浆性能和成纸强度性能的影响。结果表明,酶预处理后,漂白针叶木浆纤维的表面起毛且长度减小,细小纤维含量增加。对酶预处理后浆料进行PFI磨打浆,当打浆5000或10000转时,随着酶用量的增加,浆料游离度逐渐降低,表明酶预处理可降低打浆能耗,但打浆过程中纤维易被切断。打浆与适当的酶预处理相结合,可提高成纸强度性能,当打浆500、2000和5000转时,酶用量为0.01 U/g浆料的成纸抗张指数较未经酶预处理浆料分别提高了54.6%、60.3%和48.5%。

氯化锌预处理玉米秸秆纤维素

采用新近发展的蒸汽爆破技术对玉米秸秆进行组分结合相分离,再用氯化锌溶液对汽爆后的物料进行纤维素结晶相破坏的预处理方法,运用单因素实验和响应面法获取处理过程中的多因素组合的优化,包括氯化锌质量分数、预处理时间、预处理温度对玉米秸秆纤维素预处理效果的影响,建立并分析了各因素与处理后玉米秸秆纤维素溶解度的数学模型,处理后的物料经X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析表明,纤维素致密结构被破坏。最佳预处理工艺条件为:氯化锌质量分数87%、预处理温度139℃、预处理时间49 m in,在该条件预处理后1 g玉米秸秆纤维素溶解度最高达0.762 g。

嗜碱性木素降解菌降解能力的初步研究

通过比较不同嗜碱细菌对麦草中木素、纤维素和半纤维素的降解率， 并比较不同菌株的产酶及酶活情况， 筛选出了木素降解能力较强， 而纤维素和半纤维素降解能力相对较弱的嗜碱性木素降解菌。在ｐＨ≈１０－４的条件下培养８ｄ 后， 菌株６ 降解了３２－３７％ 的麦草木素， 而纤维素和半纤维素分别降解了２１－４８％ 和２２－６９％ 。这与其产酶情况基本一致， 该菌株的酶活最高， 分别为ＭｎＰ２７１－３０Ｕ／Ｌ和ＬｉＰ４１－９４Ｕ／Ｌ。

纸浆蔗渣酶法水解反应过程的考察

以蒸煮时间 5 .5小时 ,温度为 15 5～ 16 0℃ ,P=0 .6 MPa,p H为 4.5的 40目的纸浆蔗渣为底物 ,日本Yakult生物化学试剂公司的 Onozuka- R- 10纤维素酶为催化剂 ,在 5 0℃ ,p H为 4.8(乙酸—乙酸钠缓冲液 )的条件下 ,考察了釜式和固定床反应器对酶解反应过程的影响 ,测定了在不同底物浓度时的酶解反应还原糖得率、探讨了酶的吸附以及酶活性在酶解反应过程的变化情况。实验结果表明 :在本实验条件下 ,底物浓度高 ,转化率则低 ;固定床反应器对酶的吸附比釜式反应器略多 ;

凝聚相炸药爆炸火光现象的初步研究

为弄清凝聚相炸药爆炸火光现象的形成机制及影响爆炸发光现象的相关因素,对凝聚相炸药爆炸过程中存在发光现象的各阶段发光机制进行了理论分析,用文献试验结果分析了影响爆炸发光强度的因素。采用高速摄像的试验手段研究了16种凝聚相炸药的爆炸火光现象。结果表明,凝聚相炸药的爆炸发光过程由爆炸和后燃两阶段组成。凝聚相炸药的爆炸发光强度与炸药的爆压、爆温、爆速和氧平衡均有关系。而炸药的氧平衡和质量则影响爆炸火光现象持续的时间。

Fe^(3+)对纤维素聚集态结构选择性酸水解的影响

纤维素酸水解过程中促进无定形区降解,保留结晶区是制备微晶纤维素的关键技术。以阔叶木浆为原料,研究了Fe3+对纤维素结晶区和无定形区选择性酸水解的影响;并采用XRD、FT-IR、SEM等方法对水解纤维素的结晶结构、化学结构和微观形貌进行了分析和表征。结果表明,温和条件和强化条件下Fe3+对纤维素的酸水解均起促进作用,其中强化条件下Fe3+更有利于纤维素的选择性酸水解;强化条件下,Fe3+浓度为0.2 mol/L时,水解纤维素的得率为87.28%,结晶度为62.89%;XRD分析表明,纤维素酸水解后晶型未发生变化;FT-IR分析表明,纤维素酸水解后产物没有引入新的官能团,氢键含量发生变化并导致吸收峰强度发生改变。

响应面法优化水/醇处理后汽爆玉米秸秆酶解

为了提高水/醇处理后汽爆玉米秸秆的酶解还原糖产率,对其酶解条件进行了优化。通过响应面优化法确定了底物质量浓度为53.28 g/L,纤维素酶用量为53.32 FPU/g,酶解时间为60.45 h时,还原糖产率可达672.36mg/g,与秸秆物料及汽爆后物料相比,酶解还原糖产率分别提高了170.46%和28.97%。化学组分及结构形貌分析表明,汽爆水/醇处理后物料纤维素含量显著增加,物料相对结晶度增高,其结构更有利于纤维素酶分子的吸附。

pH值对纤维素酶在麦草碱木质素上吸附的影响

采用石英晶体微天平检测纤维素酶在麦草碱木质素薄膜上的吸附量以及吸附构型的变化，并研究了pH值对纤维素酶吸附的影响．研究发现：pH值在4．8～6．0范围内时，纤维素酶与麦草碱木质素之间存在静电斥力，而且pH值越高，纤维素酶与麦草碱木质素之间的静电斥力越大，纤维素酶在麦草碱木质素薄膜上的吸附越不牢固，形成的吸附膜越疏松，相应的吸附量也越少；同时，较高的pH值可以促使更多的纤维素酶从麦草碱木质素薄膜上脱附下来，提高纤维素酶的回收利用率．

正交试验法探讨单酸降解纤维素的最佳条件

正交试验法探讨了乙酸、草酸、盐酸、硫酸等单酸降解植物纤维素的最佳条件。研究结果表明 ,乙酸降解纤维素时 ,影响因素的主次顺序为 :A >B >C ,最佳组合为A3B1C2 。即乙酸浓度为 30 % ,温度4 0℃ ,反应 1 5h为最佳条件 ,验证性试验结果表明 ,单用乙酸能使纤维素降解成葡萄糖的转化率达4 2 2 %。而草酸影响因素的主次则为A >C >B ,最佳组合为A2 C1B2 。即草酸浓度 10 % ,70℃酸解 1h为最佳条件。在此条件下 ,转化率可达 4 0 8%。对于盐酸影响因素的主次为A >B >C ,最佳组合为A3B3C1。即在 2 0 %盐酸 ,10 0℃酸解 1h的条件下 ,转化率可达 4 2 8%。而硫酸影响因素的主次顺序为B >A >C ,最佳组合为A3B3C1。即在 4 0 %硫酸 ,10 0℃反应 1h的最佳条件下能使转化率达 4 0 9%。研究还发现 ,乙酸、草酸、盐酸、硫酸降解纤维素特性不同。乙酸、草酸同属有机酸 ,但因二者的酸性、挥发性、溶解性等不同 ,致使温度、时间两因素对纤维素降解的影响相差很大。盐酸、硫酸属无机强酸 ,都要求高温短时 ,但随着浓度的升高 ,转化率呈下降趋势 ,且二者的下降幅度不同 ,硫酸大于盐酸。

炸药爆炸膨化裂解植物纤维试验研究

利用炸药爆炸作用的独特性，结合天然植物纤维的生物组织结构特点，试验成功了一种全新的植物纤维原料膨化裂解技术。在概要介绍试验研究方法基础上，对系列试验研究结果进行了分析。扫描电镜定性观测结果表明，玉米芯等天然植物纤维试样处理后，原先呈致密有序排列的纤维束长度变短、排列呈无序化、纤维组织形态和结构发生明显变化，整体呈膨化疏松状态；酸水解定量测定的糖转化率获大幅度提高，玉米芯试样的纤维素水解率达８０％以上，水解率和水解速率成倍提高。

混酸法降解植物纤维素技术研究

以单酸正交试验结果为基础 ,对二酸混合法和三酸混合法降解植物纤维素的最佳工艺条件进行了探讨。二酸混合法的结果表明 ,酸的添加顺序严重影响纤维素向葡萄糖的转化。强酸与弱酸同时混用均使葡萄糖的转化率降低 ,但盐酸与乙酸的混用效果则因所选最佳条件的不同而不同。虽然硫酸与盐酸均为无机强酸 ,与乙酸混用时添加的顺序亦一样即先弱酸后强酸 ,但其结果差别甚大 ,前者使葡萄糖的转化率降低 ,后者则使葡萄糖的转化率由 4 0 9%猛增到 6 2 7%。三酸混合法的结果表明 ,在本研究所选用的四种酸中 ,无论是哪三种酸同时混用 ,均使葡萄糖的转化率降低 ;当按一定顺序添加时 ,其结果亦不如二酸混合法。结论 :在用多种酸降解植物纤维素时 ,一定要按一定的顺序添加 ,最好用两种酸即可。

金属离子催化纤维素酸水解制备微晶纤维素的研究

本文以漂白阔叶木浆为原料,研究了制备微晶纤维素过程中不同金属离子对纤维素酸水反应的催化作用,并采用X射线衍射图谱(XRD)、扫描电镜(SEM)等方法对水解纤维素进行了分析和表征。结果表明,添加Fe3+、Al3+、Cu2+和Co2+有利于促进纤维素的酸水解反应,其中Fe3+的催化作用最佳;当Fe3+的浓度为0.3mol/L时,水解纤维素的得率为91.27%,聚合度为166,达到了微晶纤维素的极限聚合度;XRD分析表明,添加Fe3+更有利于纤维素无定形区的选择性酸水解,提高水解纤维素的结晶度。

植物纤维的水解与SSF过程的数学模型

采用一种植物纤维木糖渣为原料，对纤维素酶水解及同时糖化和发酵（ＳＳＦ）过程 进行了研究．研究结果表明，在纤维素含量为４２ｇ·Ｌ－１、纤维素酶的加入量为２８０ＦＰＩＵ·Ｌ－１、乳 酸菌用量为０．５ｇ·Ｌ－１时，乳酸对纤维素的转化率可达８０％．并从反应机理及动力学角度出发， 建立了纤维素酶水解与ＳＳＦ过程的数学模型．

秸秆中木质素对其超低酸水解过程的影响

以湖北稻草秸秆为研究对象,研究了超低酸水解木质纤维素的适宜条件,测定了适宜条件下的超低酸法水解15种不同种类秸秆的纤维素及半纤维素的转化率、还原糖得率及结晶度的变化。实验结果表明:秸秆投料量3 g、硫酸投料量45 mL(硫酸质量分数0.05%)、搅拌转速500 r/min、反应温度210℃、反应时间10 min为适宜的水解条件。对15种不同种类秸秆的水解结果统计得到,随着秸秆中木质素含量的增大,纤维素和半纤维素的转化率都逐渐降低,还原糖得率逐渐降低;通过SEM和X衍射分析水解前后的木质纤维素结构,得到了木质素影响水解过程的方式:1)木质素含量越大,纤维素的结晶度越大,纤维素的非晶化越困难,从而影响了纤维素的水解;2)原木质素不溶于反应体系且在酸性条件下相对稳定,富木质素层的木质素阻碍反应物与产物扩散,使富木质素层内的纤维素、半纤维素水解速率降低;3)木质素含量越高,木质纤维素的富木质素层越厚、强度越大,水解时难以从颗粒表面脱落,进一步降低水解速率。

超声波在有机废水处理中的应用

超声波降解技术作为一种新型的水处理技术,在处理废水有机物具有很广泛的应用前景。本文对超声降解水体中有机物的降解机理、影响降解反应的几个因素以及超声波在有机废水处理中的研究现状和进展情况进行了综合的介绍。

不同组分温压炸药的爆炸冲击波特性

为了更好地运用炸药爆炸的毁伤能力,采用相关实验手段对不同组分温压炸药的冲击波超压、正压作用时间及冲量等反应爆炸冲击波特性的参数进行了研究,并将测得的实验结果与TNT的爆炸冲击波特性进行了对比分析。结果表明,两种温压炸药W-1、W-2的爆炸性能均强于TNT炸药,且由于固液混合相温压炸药W-2中各组分混合得更为均匀,其爆炸性能强于固相温压炸药W-1,可为进一步研究温压炸药毁伤效应提供参考。

环境中的二噁英及降解技术的研究

二噁英是一类毒性很强的有机氯化合物,已被联合国环境规划署列为持久性有机污染物和一级致癌物。文章简要介绍了二噁英及其对环境和人类健康的影响,并主要对光降解和生物降解进行了较为详尽的探讨,指出多种方法联合降解是今后的一个发展方向。