微生物关键种影响植物残体还田条件下木质素酚浓度——基于30年长期有机培肥试验

探究不同植物残体还田条件下微生物关键种如何影响木质素酚的浓度(木质素酚与土壤有机碳的比值),旨在为不同有机物料还田培肥土壤提供理论和技术依据。本研究以河西绿洲灌区的灌漠土作为研究对象,开展了30 a以施加绿肥(GM)、小麦秸秆(SW)、氮肥(N)、绿肥配施氮肥(GMN)、小麦秸秆配施氮肥(SWN)以及不施肥(CK) 6种不同施肥处理的培肥试验。结果表明:GM和SW处理的土壤有机碳含量显著高于其他处理;有小麦秸秆参与还田的处理显著提高了总木质素酚浓度以及3种木质素酚类单体的浓度,其中总木质素酚浓度在SW处理中分别比CK、GM、N、GMN和SWN处理高了109%、122%、115%、164%和57%;对比不施肥和施化肥处理,植物残体还田显著提高了微生物关键种F3(盘菌纲,Pezizomycetes)、F26(被孢霉菌纲,Mortierellomycetes)、F173(粪壳菌纲,Sordariomycetes)、B74(阿尔法变形菌纲,Alphaproteobacteria)和B87(放线菌纲,Actinobacteria)的相对丰度。本研究共鉴定出15个关键种,其中关键种B831(属阿尔法变形菌纲)与木质素酚浓度呈显著的正相关关系,并且在SW处理下显著富集。本研究为农业生态系统不同培肥方式下微生物关键种如何影响植物衍生的木质素酚提供了科学参考,为深入了解植物残体还田对土壤有机碳周转的影响提供了理论依据。

中国东北干旱-半干旱地区湖泊沉积物木质素酚类化合物特征及其气候指示意义

木质素广泛分布于维管植物,经分解生成的酚类化合物可示踪有机质来源、评估木质素降解程度,进而用于反演古环境与古气候变化。采用合适的分析方法有效地分解木质素是推断母源植物类型、降解程度的技术基础,常规方法是木质素经碱(或酸)解后,利用气相色谱-质谱法(GC-MS)分析酚类单体化合物,但分解、提取过程复杂、易引入杂质。热裂解技术可在高温下快速分解有机质,裂解产物可通过GC-MS进行在线分析,具有用样量少、有机质提取比例高、重现性好、操作便捷的特点。本文选择地处亚洲夏季风影响区域的边缘的内蒙伊和沙日乌苏湖,采用热裂解GC-MS(Py-GC/MS)技术,对湖泊沉积物进行裂解分析,在对裂解温度(450℃、550℃和650℃)进行了优化的基础上,识别了21种酚类化合物,包括:4-甲基苯酚、2-乙基苯酚等9种烷基酚类(PHs),4-乙基-2-甲氧基苯酚、4-乙烯基-2,6-二甲氧基苯酚等9种烷基酚类(PHs)和12种甲氧基酚类(LGs)。结合沉积岩心样品AMS 14 C年龄的分析结果,6.7 ka以来沉积物中酚类化合物总量、PHs和LGs的变化趋势总体一致,呈现出6.7~4.0ka相对含量较高、4.0ka以来相对含量较低的特征。不同于PHs中邻(o-)-PHs、间(m-)-PHs、对(p-)-PHs的变化趋势与总量一致;但不同取代特征的LGs相对含量变化趋势存在差异,p-LGs在5.4ka前后就出现含量显著下降,3.8ka以来维持较低水平。根据微生物对木质素的“去甲基/去甲氧基”氧化反应途径,对位取代酚类化合物比值(p-PHs/p-LGs)可作为陆生高等植物降解指标,该值越大微生物降解作用越强。将p-PHs/p-LGs指标应用于伊和沙日乌苏沉积物样品结果显示,6.7ka以来p-PHs/p-LGs与正构烷烃单体碳同位素δ^(13) C_(27-33)变化趋势一致(R=-0.77),间接地指示了有效降水变化。即6.7ka以来气候整体转湿,区内陆生高等植物占据优势,充足的水分和有机质为微生物提供了适宜的生存环境和相对稳定的营养来源,降解作用整体呈增强趋势;6.3~5.5ka和4.1~3.6ka期间有效湿度降低,微生物对木质素的降解作用相对减弱。p-PHs/p-LGs指标对应了呼伦贝尔地区湿度变化特征,揭示了干旱-半干旱地区微生物降解与有效湿度变化的相关性,为探讨陆地生态系统对东亚季风北部边缘区气候变化的响应提供科学依据。

浸渍慈竹木质素酚对纸张强度性能的影响

以慈竹为原料,利用相分离法将其中的天然木质素转化为木质素酚。对木质素酚进行了结构表征,并将其用于纸张浸渍,研究了浸渍前后纸张的物理性质。结果表明,慈竹木质素酚质均相对分子质量2884、多分散系数1.60,易溶于丙酮、乙醇、四氢呋喃等常用有机溶剂;相同时间内,未分丝帚化桉木浆成纸对木质素酚(木质素酚丙酮溶液质量浓度为9.13 g/L)的吸收量(12%)略高于分丝帚化桉木浆成纸的吸收量(10%);木质素酚浸渍后纸张的抗张强度、伸长率、耐破度、撕裂度等明显提高,且分丝帚化桉木浆成纸强度提高幅度更大。

慈竹木质素酚与聚羟基丁酸酯复合膜性能研究

采用相分离法制备了4种慈竹木质素酚(木质素对甲酚、木质素邻苯二酚、木质素间苯二酚、木质素邻苯三酚)。将4种木质素酚分别与聚羟基丁酸酯(PHB)共混制膜,探讨了木质素酚种类及用量对复合膜力学性能的影响,并对木质素对甲酚与PHB复合膜的吸水性和热学性能进行了分析。结果表明,现有工艺条件下木质素酚的最佳添加量应不超过10%;相同添加量下,木质素邻苯二酚和木质素间苯二酚与PHB的复合膜的力学性能好于木质素对甲酚和木质素邻苯三酚与PHB的复合膜。

杨木木质素酚与聚乳酸复合膜性能研究

四种由相分离法制得的杨木木质素酚(木质素对甲酚、木质素邻苯二酚、木质素间苯二酚、木质素邻苯三酚)分别与聚乳酸(PLA)共混铺膜,本文探究了木质素酚的添加量和种类对复合膜力学性能的影响,并对木质素对甲酚与聚乳酸复合膜的吸水性能、热学性能和结晶结构进行了分析。结果表明,随着木质素对甲酚添加量的增加,复合膜的拉伸强度和断裂伸长率都减小,当木质素对甲酚含量达到15%后,复合膜的力学性能趋于稳定值。在相同添加量下,木质素邻苯二酚-PLA复合膜的力学性能相对较好。木质素酚的添加提高了复合膜的热稳定性,在15%添加量时效果较好。这些结果表明,木质素的侧链特征对其在复合材料中的应用性能有重要影响。

毛竹木质素酚与碱木素在羟甲基化改性上的比较研究

本实验对毛竹碱木素和毛竹木质素酚分别进行羟甲基化改性,并改变木质素和甲醛反应比例进行对比实验,通过红外光谱法(FT-IR)、凝胶渗透色谱法(GPC)和二维核磁(2D-HSQC NMR)等分析手段对羟基化改性前后的毛竹碱木素和毛竹木质素酚进行表征,发现在改性前两者几乎相同的分子量特征下,改性后相比于碱木素,木质素酚重量平均分子量和分散比变化明显,说明相同反应条件下木质素酚发生羟甲基化的位点多,效果优于碱木素;保持甲醛用量不变,随着木质素酚用量加大,其羟甲基化效果增强。

木质素酚复合纸张的制备及性能表征

以相分离法制备慈竹木质素酚,采用不同浓度的木质素酚丙酮溶液浸渍阔叶浆纸张(80g/m^2),发现阔叶浆纸张经80g/l浓度的木质素酚丙酮溶液浸渍后的紧度、抗张指数、撕裂指数和耐破指数比原纸分别提高了5.66%、160.08%、93.66%和140.00%。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和全反射傅里叶红外光谱(ATR-FTIR),对此溶液浓度条件下制备的木质素酚-阔叶浆纸张中木质素酚和纤维之间的作用力和分散效果进行表征。发现木质素酚均匀地附着在纸浆纤维上,但尚未发现两者之间存在化学作用。相同条件下用木质素酚丙酮溶液处理针叶浆二次纤维(废纸)纸张和针叶浆原浆纸张(80g/m^2)时,发现木质素酚对这两种纸张物理性能的改善程度虽低于阔叶浆纸张,但和各自对应的原纸相比都有所提升。木质素酚复合纸张是通过木质素酚溶液与纸张浸渍复合而成,这种简单的工艺既提高了复合后纸张的物理性质,又增加了纸张的疏水改性潜力。

木质素酚在纤维纸张表面层层自组装的研究

为实现纤维纸张表面的疏水改性,利用相分离法制备的毛竹木质素酚(LPS)与Cu^(2+)在纤维纸张表面进行层层自组装。通过动态接触角测量和扫描电镜(SEM)分析对纸浆纤维表面进行表征,结果表明:随着自组装层数的增加,纤维表面的接触角逐渐增大,当木质素酚的组装层数达到4层时,两种纸张纤维表面接触角均达到最大,阔叶浆纸张纤维表面接触角达到110.00°,针叶浆纸张纤维表面接触角达到105.50°,纸张表面从高度亲水性转变为具有一定疏水性,相同的疏水改性实验在阔叶浆纸张上效果优于针叶浆纸张。并且木质素酚因小粒径和链状结构的特点能均匀分布在纤维间,增强了纤维间的结合强度,对纸张的强度起到积极作用,以此开发出一种天然、成本低、制备工艺简单、高强度且表面具有疏水性的纤维基功能材料。

木质素酚在纤维纸张表面层层自主装的研究

为实现纤维纸张表面的疏水改性，利用相分离法制备的毛竹木质素酚（LPS）与Cu2＋在纤维纸张表面进行层层自主装。通过动态接触角测量和扫描电镜（SEM）分析对纸浆纤维表面进行表征，结果表明：随着自组装层数的增加，纤维表面的接触角逐渐增大，当木质素酚的组装层数到迭4层时，两种纸张纤维表面接触角均达到最大，阔叶浆纸张纤维表面接触角达到110．00°，针叶浆纸张纤维表面接触角达到105．50°，纸张表面从高度亲水性转变为具有一定疏水性，相同的疏水改性实验在阔叶浆纸张上效果优于针叶浆纸张。并且木质素酚因小粒径和链状结构的特点能均匀分布在纤维间，增强了纤维间的结合强度，对纸张的强度起到积极作用，以此开发出一种天然、成本低、制备工艺简单、高强度且表面具有疏水性的纤维基功能材料。

高反应性木质素的高效提取及其制备生物聚氨酯泡沫

为了解决木质素参与聚氨酯泡沫反应存在结构复杂、纯度低、分子质量大、反应性较低等问题,本研究以天然竹粉为原料,利用氯化胆碱(ChCl)和草酸六水合物(Oad)制备低共熔溶剂(DES)作为提取溶剂,结合超声波辅助技术提取高活性酚羟基木质素,并将其作为反应单体替代部分石化多元醇,通过全水发泡法制备木质素聚氨酯泡沫(LPUF),并对其化学结构、微观形貌和力学性能进行分析。研究结果表明:基于DES超声波辅助处理未破坏木质素的基本结构,LPUF成功制备;较优的提取工艺条件为提取温度80℃、超声波作用时间0.5 h、超声波功率70 W,此条件下木质素含酚羟基8.8%、提取率高达87.8%。当木质素与聚乙二醇200(PEG-200),聚乙二醇400(PEG-400)和六亚甲基二异氰酸酯(HDI)的质量比为1∶84∶23∶155,所制备的木质素聚氨酯泡沫LPUF-2,平均孔径261.66μm,弹性模量3 MPa,经1000次压缩循环,LPUF-2最大应力为22.26 kPa,仍能保持初始应力的84%以上,显示出优异的力学性能及稳定性。

联合添加木质素多酚与铜锌交联物质对断奶仔猪生长性能、免疫力及铜锌沉积的影响

试验旨在研究日粮中联合添加木质素多酚和铜锌交联物质对断奶仔猪生长性能、免疫力和铜锌沉积的影响。选择体重相近、健康状况良好的“杜×长×大”三元杂交断奶仔猪96头,随机分成3组,每组4个重复,每个重复8头猪。对照组仔猪饲喂基础日粮+2 kg/t氧化锌+100 g/t金霉素+40 g/t黏杆菌素,T1组仔猪饲喂基础日粮+1 kg/t木质素多酚+700 g/t铜锌交联物质,T2组仔猪饲喂基础日粮+2 kg/t木质素多酚+700 g/t铜锌交联物质。预试期7 d,正式试验期28 d。结果显示,与对照组相比,T2组仔猪平均日采食量和平均日增重均略有提高(P>0.05),T1组仔猪平均日采食量显著降低(P<0.05)。各组间仔猪的料重比和腹泻率均无显著差异(P>0.05)。与对照组相比,T1组仔猪血清中干扰素-γ (IFN-γ)含量显著降低(P<0.05)。与对照组和T1组相比,T2组仔猪血清的补体C4含量升高,且显著高于T1组(P<0.05);T2组仔猪血清的D-乳酸(DLA)含量降低,且显著低于T1组(P<0.05)。与对照组相比,T1组和T2组仔猪的血清和粪便中锌含量均显著降低(P<0.05)。研究表明,在断奶仔猪日粮中联合添加2 kg/t木质素多酚和700 g/t铜锌交联物质替代高锌与抗生素组合,能够保持断奶仔猪正常的生长性能,提高免疫力,显著降低粪便中锌的排泄量。

酚化木质素制备及在阻燃硬质聚氨酯泡沫中的应用

为提高碱木质素羟基含量,对造纸黑液中的碱木质素进行碱溶酸析、液-液萃取、超滤膜过滤、酚化改性处理得酚化改性精制木质素,使用酚化木质素替代部分聚醚多元醇制备硬质聚氨酯泡沫,研究泡沫的阻燃及物理力学性能。采用邻苯二甲酸酐酯化法测定酚化木质素总羟基含量,结果表明,酚化后木质素平均总羟基含量提高6.1177 mgKOH/g。傅里叶变换红外光谱分析表明,820 cm;处为木质素酚化后苯酚苯环上的C—H伸缩振动吸收峰,表明苯酚成功接枝到木质素上,核磁共振氢谱表明化学位移8.13处及7.95处的峰对应木质素酚化改性后α位次甲基上的H,也表明木质素酚化改性成功。以酚化木质素、可膨胀石墨(EG)及水的添加量为三因素,对硬质聚氨酯泡沫极限氧指数(LOI)进行正交实验,发现具有最高LOI(27.6%)的最佳配方为酚化木质素质量分数7.72%,EG质量分数8.98%,水质量分数0.33%。添加酚化木质素可提高泡沫体的力学性能,添加质量分数3.86%酚化木质素,泡沫达到最高压缩强度和拉伸强度,分别为432,486 kPa。

高沸醇木质素及其衍生物对菠萝蛋白酶的吸附

通过曼尼希反应和室温相分离方法合成了高沸醇木质素胺和高沸醇木质素酚衍生物,并探讨了它们对菠萝蛋白酶的吸附特性.结果表明,引入了胺基和酚羟基的高沸醇木质素衍生物对菠萝蛋白酶的吸附性能有很大的提高,吸附能力为HBS木质素胺>HBS木质素酚>HBS木质素,而且吸附后的菠萝蛋白酶活性仍保持在较高的水平,高沸醇木质素衍生物有望成为菠萝蛋白酶的浓缩吸附剂或固定化的载体.

酚化碱木质素戊二醛缩聚物对百草枯污染土壤的修复研究

采用硝酸钾为硬模板,以酚化木质素和戉二醛为原料,通过酚醛缩合反应制备了多孔酚化碱木质素戊二醛缩聚物(PALG)并对其进行百草枯污染土壤修复实验。结果表明,当土壤淋洗修复5次后,淋洗液中游离百草枯的含量为0.17%;土壤淋洗修复6次后淋洗液中无百草枯。分别将土壤淋洗修复1、5和10次后的PALG、木质素戊二醛缩聚物(ALG)和土壤进行消解,发现多孔酚化碱木质素戊二醛缩聚物的对百草枯污染土壤修复能力最强。

木质素衍生酚类模化物原位加氢脱氧制取苯的研究

木质素是地球上最大的自然芳香物质的来源,其转化利用受到了研究者的广泛关注。为了将木质素衍生的酚类物质转化为苯、甲苯、二甲苯(BTX),本研究提出在温和的条件下(230℃,1 atm N_(2))采用甲醇水相重整制氢,使用廉价的甲醇作为氢源,与酚类加氢脱氧(HDO)耦合,以提高酚类物质的转化率和苯收率。本研究使用Ru/C催化剂,分别催化苯酚、愈创木酚、2,6-二甲氧基苯酚进行反应,一段时间后转化率均达到100%。此外,实验发现甲醇的添加量存在一个较优的值,过多氢源反而会造成苯环过度加氢,抑制苯的生成。当醇油比(甲醇与模化物摩尔比)为2.5∶1时,实现酚的全部脱氧,苯的摩尔收率可达76%。本实验反应条件温和,所用催化剂稳定且易于获得,苯的收率高,该方法对于木质素的利用具有一定的意义。

高沸醇木质素环氧树脂的合成与性能研究

利用高沸醇木质素的化学活性,直接与环氧氯丙烷反应,生成木质素环氧树脂和木质素改性双酚A型环氧树脂,用环氧值、红外光谱、TGA和DSC等对树脂进行表征,并与未改性的双酚A型环氧树脂进行对比。结果表明,高沸醇木质素很容易合成木质素环氧树脂,其最佳合成条件是:n(ECH)∶n(-OH)=8,温度55～60℃,碱浓度为5%;高沸醇木质素环氧树脂能显著提高环氧树脂的耐溶剂性和耐热性。

竹材木素酚对牛血清蛋白吸附和解吸特点的研究

通过相分离技术,在竹材木质素的苄基引入不同的酚类化合物(对甲酚、邻苯二酚、间苯二酚、连苯三酚)得到不同结构性质的木质素衍生物——木质素酚(木素对甲酚、木素邻苯二酚、木素间苯二酚、木素连苯三酚),通过GPC分析木质素酚的分子量,同时,用考马司亮蓝法研究不同结构的木质素酚和牛血清蛋白之间的吸附和解吸关系。结果表明,四种木质素酚随羟基增加对蛋白质吸附能力增强,竹材木质素酚表现出与木材木质素酚相当的对蛋白质吸附能力。此外,由于竹材木质素末端含有羧基,当溶液pH变化时,特别是木质素多酚在解吸过程中更容易受电荷影响。

相分离条件下楠竹碱木素改性产物的集聚态研究

楠竹经三种条件碱法蒸煮,所得黑液经酸化沉淀干燥,用60%(wt)硫酸、相分离法处理,精制有机相得到三种碱木质素酚,将三种碱木质素酚分别与由竹粉经相分离法直接提取的木质素酚通过红外光谱(FT-IR)、凝胶色谱(GPC)、原子力显微镜(AFM)、动态光散射(DLS)进行结构和分子集聚态的分析与比较。结果表明,在缓和的碱法蒸煮条件下,黑液中的木素还具备一定的酚化改性潜力,所得碱木素酚结构和官能团与竹粉木质素酚未见较大差异,但在分子集聚态上其分散性明显不同于竹粉木质素酚,表现为尺度小,分布密集等特点。

植物纤维与工程塑料复合的研究现状及展望

综合国内外相关研究资料,介绍了植物纤维及其木质素组分与工程塑料复合的研究现状及进展,并对存在的问题进行了分析,同时提出可将一种新型木质素基高分子物质——木质素酚加入到化学浆纤维和工程塑料之间,以开发新型复合材料。

分子化石单体AMS-^(14)C测年研究进展

综述了正构烷烃和木质素酚单体AMS-14C测年研究现状,并分析了分子化石单体AMS-14C测年技术存在的问题及发展趋势。