Research Progress on Application Effect of Biomass Charcoal and Its Restoration of Soil Phenolic Acid Pollution

Biomass charcoal has positive effects on reducing soil nutrient loss, increasing fertilizer utilization, reducing organic pollution and pesti-cide residues, inhibiting pollutant enrichment, and reducing bioavailability of pollutants. In this paper, the concept and effect of biomass charcoal were reviewed; the research situation of phenolic pollutants in soil was described; and the research progress on restoration of soil phenolic acid pol-lution by biomass charcoal application was summarized.

Evaluation of Standards and Interfering Compounds in the Determination of Phenolics by Folin-Ciocalteu Assay Method for Effective Bioprocessing of Biomass

Folin Ciocalteu (F-C) assay is the most widely used and convenient method to determine the total phenolics content in foods, herbs, and other plant extracts. Different phenolics standards such as gallic acid, ferulic acid, chlorogenic acid, catechol, and vanillic acid have been used for calibration curves in this assay method. Comparison of these standards, in single or combination of two or more, for more accurate determination of phenolics has not been reported so far. This study tested five single phenolics and seven combinations of mixed phenolic standards to evaluate the optimal standards for F-C method. The different standards were tested to calculate the phenolic content in three known test solutions. We also evaluated interference effect of various compounds in phenolics estimation by F-C method that is usually present in the lignocellulosic biomass-derived sugar solution, and in food products along with phenolics. Finally, the optimal standards with five phenolics were used for the determination of phenolics in alkali pretreated biomass extract. The results indicated that gallic acid was the best standard among the single phenolic compounds and five phenolic compounds solution was the best standard among the mixed phenolic solutions. The presence of glucose, HMF, furfural, and vitamin-B12 did not interfere in phenolic determination;whereas ascorbic acid, tyrosine, formic acid, and acetic acid strongly interfered the results. The results also showed that biomass pelleting process did not affect the generation of phenolics in alkali pretreatment extract.

生物质基厚朴酚和糠醛对酚醛树脂的改性研究

为了减少化石能源的使用,选取生物质基厚朴酚和糠醛取代部分苯酚和甲醛,制备了改性酚醛树脂。通过傅里叶变换红外光谱仪,核磁共振波谱仪对改性酚醛树脂进行表征,考察了改性酚醛树脂的基础性能及固化后的力学性能。结果表明:厚朴酚和糠醛改变了酚醛树脂的分子结构,改性酚醛树脂的黏度和游离酚含量明显降低;经过固化后的改性酚醛树脂拉伸强度、冲击强度、弯曲强度分别提高18.6%、20.4%和24.9%。

木质素衍生酚类化合物催化加氢脱氧制备液体燃料研究进展

生物质中的木质素衍生酚类化合物具有含氧量高、稳定性差等缺点,通过加氢脱氧反应提质可以制备高品质生物液体燃料,对双碳目标的实现有重要的现实意义。综述了近年来用于木质素衍生酚类化合物反应的金属负载型催化剂,首先从单金属和双金属组分的角度分析金属间协同效应对加氢脱氧反应性能的影响。然后,针对金属位点特性对加氢脱氧反应的影响,讨论金属粒度、金属分散度和单原子金属催化剂的催化活性,阐明金属位点特性的影响因素,及其对加氢脱氧反应机理的影响机制。随后,基于载体对金属位点的影响,探讨载体特性与金属位点特性的关联因素,揭示载体对金属活性位点的影响机制。最后,对金属负载型催化剂的发展方向进行展望。

橘皮对黄瓜苗期枯萎病的防效

采用体外抑菌试验与盆钵培养试验相结合的方法,探究了橘皮与柚皮浸提液对尖孢镰刀菌生长及橘皮对黄瓜苗期枯萎病的防效,结果表明,橘皮浸提液对尖孢镰刀菌黄瓜专化型病原菌表现出较显著的抑制作用,且抑制作用与提取液浓度成正比。在PDA上接种病原菌后的第2天与第6天,对照的菌落直径分别为全浓度橘皮浸提液处理的1.58与1.54倍。橘皮的总黄酮含量是柚皮的1.14倍;此外,土壤强还原灭菌时添加0.25%橘皮可有效降低黄瓜苗期枯萎病,接种病原菌条件下,添加橘皮的幼苗地上部生物量较对照增加了15.49%,根系可溶性糖含量是对照的1.12倍。表明利用橘皮防治黄瓜苗期枯萎病有极大的应用潜力。

农林生物质热解制富酚生物油研究进展

随着化石资源的日益枯竭及其消耗带来的环境污染问题,开发与利用可再生资源得到广泛关注。农林生物质是一种低成本、易得并且分布广泛的可再生资源,其主要由纤维素、半纤维素和木质素组成,是一种可再生的潜在能源,而农林生物质热解制富酚生物油是一种有前景的高值化转化方式。本综述首先介绍了木质纤维素的热解方式,然后系统介绍了木质纤维素的组成以及生物质种类对木质生物质组成的影响,并深入讨论木质纤维素各主要组分的热解机制并着重介绍制富酚生物油形成路径,以及探讨热解方式和催化剂种类(活性炭、沸石、金属氧化物等)对富酚生物油产率的影响。最后,对木质纤维素热解制富酚生物油的发展方向进行展望。木质纤维素生物质热解制酚类生物油将为化石能源的替代提供一条新的路径,为国家“碳达峰、碳中和”战略提供理论支持。

大豆蛋白改性酚醛树脂制备及其固化特性研究

采用富含氨基的大豆蛋白对酚醛树脂进行共缩聚改性,探索蛋白对酚醛树脂低温快速固化的影响。通过检测树脂的pH、固含量、凝胶时间,以及结合红外、热重、差示扫描量热分析等方法对改性的酚醛树脂的各项性能进行研究。结果表明,大豆蛋白改性酚醛树脂具有良好的理化特性和胶接性能,其中30%SPF树脂制备胶合板的胶合强度高,达到1.30 MPa;大豆蛋白与苯酚、甲醛发生了共缩聚反应,形成的大豆蛋白-苯酚-甲醛共缩聚树脂结构具有优异的热稳定性,且具有较低的固化温度。该研究解决了酚醛树脂存在的固化温度高、固化速率慢、高度依赖化石资源等缺点,为其在木材工业中广泛应用提供依据。

生物质酚醛树脂的制备

酚醛树脂具有耐腐蚀、易切割、不易燃等优点,被广泛地应用于胶合板、电气设备和耐腐蚀涂料等加工工业中,但酚醛树脂传统的合成方法需要消耗巨大的煤炭资源来满足我国庞大的需求。生物质是重要的可再生资源,如何合理利用这庞大的资源成为我们未来发展的重中之重,也为解决能源危机找到了一条重要路径。本次实验主要以小麦秸秆为原料,首先采用稀酸水解制备木糖,接着用稀酸催化木糖脱水得到糠醛,通过分光光度法测得糠醛浓度为9.25 mg/mL,然后用碱提法从残渣中得到碱木质素,通过紫外吸收法测得碱木质素的浓度17.21 mg/mL。然后将酚化后的碱木质素、苯酚、甲醛和糠醛作为4种原料(碱木质素替代20%的苯酚,糠醛替代5%的甲醛),合成生物质酚醛树脂的一种:木质素-苯酚-糠醛-甲醛树脂(简称LPFF树脂)。通过红外吸收图谱可确定中间体糠醛和木质素的存在,以及加入的酚化木质素和糠醛与苯酚和甲醛一同发生了交联反应。

“木质素优先”策略下生物质还原催化分离技术研究进展

木质纤维素生物质是地球上最丰富的可再生碳资源,有潜力替代石油来生产清洁燃料和化工产品。当前木质素组分的高效利用很困难,木质素高值化是实现生物质全组分利用的关键。为实现生物质全组分的高值化利用,本文研究了基于“木质素优先”策略的分离机制,综述了木质纤维素还原催化分离的研究进展,探索了木质素脱除率、单酚产率和选择性及碳水化合物保留率等的影响因素,分析了生物质原料、溶剂、酸碱添加剂、催化剂和反应器对“木质素优先”策略的影响规律,提出了新型催化剂和反应器的设计思路,展望了木质素还原催化分离的研究方向。分析表明:单酚产率按照硬木→草本作物→软木顺序依次递减,醇水两相体系有利于木质素和半纤维素的提取与溶解以及纤维素结构的保留,酸的加入不仅提高木质素脱除率和单体收率还能促进半纤维素的水解,半/全流动反应器有效避免后续催化剂和碳水化合物的分离。

生物质酚醛泡沫塑料的研究进展

生物质酚醛泡沫塑料发展迅速,正受到国内外的广泛关注。综述了生物质在酚醛泡沫中的最新研究进展,重点介绍了腰果壳油、单宁和木质素在酚醛泡沫中的应用及其泡沫的性能。指出生物质的引入引起树脂黏度增加,并对生物质酚醛泡沫塑料的应用前景做了展望。

生物质苯酚液化物制备酚醛树脂材料的研究进展

近年来随着石油基资源持续消耗和环境污染日益严峻,各国科技工作者和工业界共同关注可再生资源的有效利用问题,特别是在利用可再生资源制备生物质基材料及性能改性方面取得了一定的进展。本研究重点阐述了国内外在利用生物质苯酚液化物制备酚醛树脂材料领域的最新进展,主要包括生物基酚醛胶黏剂、生物基酚醛模塑材料、生物基酚醛泡沫材料和生物基酚醛碳纤维材料。对利用生物质苯酚液化物制备酚醛树脂材料实现工业化应用的现状及前景进行了分析和展望。

生物质改性酚醛泡沫的研究进展

近年来酚醛泡沫塑料发展迅速,遇到的问题也越来越多。综述了各种生物质材料在酚醛泡沫中的最新研究进展。重点介绍了腰果酚、单宁、木质素、纤维素和生物油等生物质材料在酚醛泡沫塑料中的应用。并对生物质改性酚醛泡沫塑料的应用前景做了展望。

生物质碳源对凹凸棒石有机改性及其吸附性能的影响

以凹凸棒石为原料,分别以木糖,果糖,蔗糖和纤维素为碳源,采用水热法对凹凸棒石进行亲有机改性。采用扫描电镜(SEM),红外光谱(FT-IR)及元素分析对所得样品进行结构表征,比较不同碳源对凹凸棒石有机改性的影响,并研究所得样品对有机污染物苯酚和亚甲基蓝的吸附影响规律。结果表明:以木糖为碳源时,水热产物为微米碳球与凹凸棒石共存;以果糖和蔗糖为碳源时,水热产物为碳微米球与凹凸棒石/碳纳米复合材料共存;以纤维素为碳源时,可获得形貌单一的凹凸棒石/碳纳米复合材料。比较分析所得不同改性凹凸棒石对苯酚和亚甲基蓝的吸附行为发现:以纤维素为碳源所获得的凹凸棒石/碳纳米复合材料对苯酚的吸附脱除效果最好;以木糖为碳源所获得的碳微米球和凹凸棒石共存体对亚甲基蓝的吸附脱除效果最好。无论生物质碳化后以游离碳还是纳米碳形式存在,与未改性凹凸棒石相比,蔗糖为碳源所得改性凹凸棒石对亚甲基蓝的吸附脱除率略有降低,其他糖类碳源所得改性凹凸棒石对苯酚和亚甲基蓝的吸附脱除性能均有所提高。

生物质焦催化裂解萘和苯酚的实验

通过生物质制焦条件(制焦温度、热解速率、原料种类)的改变制备了不同的生物质焦样品,并在热裂解仪——气相色谱/质谱联用装置(Py-GC/MS)上进行生物质焦对焦油模型化合物萘和苯酚的在线催化裂解实验,考察了反应温度、制焦条件、制焦原料对萘和苯酚催化裂解转化率的影响。结果表明,反应温度越高,生物质焦条件下萘和苯酚的在线催化裂解转化率越高;相同反应条件下,制焦温度越高,热解速率越快,生物质焦的比表面积、孔容积越大,催化活性越高。850℃快速热解杉木焦对萘和苯酚的转化率分别为55.6%和76%;生物质焦的扫描电镜观测和金属氧化物含量测定结果表明不同原料制得生物质焦催化活性差异与其表面形貌和金属氧化物含量有关。

木质素磺酸钠的酚化改性及其环氧树脂的制备

采用木质素磺酸钠与氢溴酸反应,以十六烷基三丁基溴化磷为催化剂对木质素磺酸钠进行酚化改性;然后,在碱性条件下加入环氧氯丙烷进行环氧化反应,制备木质素基环氧树脂.用元素分析、凝胶渗透色谱、紫外光谱、红外光谱、核磁共振等对木质素磺酸钠、酚化木质素及木质素基环氧树脂的结构变化进行表征.结果表明:木质素磺酸钠酚化改性后,部分甲氧基脱落,生成酚羟基,其酚羟基摩尔分数提高了2.6倍,可以满足制备木质素基环氧树脂的酚羟基摩尔分数的条件.

高寒草甸退化草地引种适应性

在甘肃省甘南藏族自治州玛曲县境内典型高寒草甸草原区连续两年开展退化草地引种适应性试验。试验期间观测引进草种的物候期、生长发育特征、盖度、地上部分生物量、越冬性能和翌年种子生产状况。结果表明,供试草种在引种当年生长季末均达营养生长阶段,不能结实,草层高度介于4.1-29.6cm,盖度9%-80%不等;草地早熟禾（Poa pratensis）、高冰草（Agropyron elongatum）和高羊茅（Festuca rundinacea）均不能安全越冬;第2年,越冬牧草能正常完成其生活史,垂穗披碱草（Elymus nutans）、中华羊茅（Festuca sinensis）、冷地早熟禾（P.crymophila）和美国披碱草（Eylmus american）种子能够成熟,其盖度和生物量较第1年大幅度增加;个别牧草能够结籽并成熟。地上部分单位面积产鲜草量：细茎披碱草（Elymustr achycautum）〉扁穗冰草（Agropyron cristatum）〉美国披碱草〉中华羊茅〉无芒雀麦（Bromus inermis）〉冷地早熟禾,且差异显著（P〈0.05）。在玛曲县等黄河源区高寒退化草地,引种披碱草属、羊茅属、早熟禾属、冰草属和雀麦属等多年生优良禾草,可保证其安全越冬建立持久性栽培草地并在建植后的2-3年高产稳产,可用于改良高寒天然退化草甸,发挥防风固沙、防治水土流失的生态效益。

木质生物材料苯酚液化及其在树脂中的应用

液化技术是近年来生物质高效增值利用领域新研发的一项技术,能将木质生物材料转化为具有反应活性的液态物质,作为合成高分子树脂的原料,能部分替代来源于石化产品的苯酚。本文综述了木质材料液化技术的发展历程、主要液化方法、发展前景及液化产物在树脂中的利用。

生物质热解液化产物制备酚醛树脂研究进展

在介绍热解制备富含酚类物质液化产物的生物质原料的基础上,综述了快速热解油、真空热解油、高压热解油、常压苯酚液化产物、木质素酚解产物及生物油抽提分离产物等生物质热解液化产物制备酚醛树脂及其应用现状,并指出了生物质热解液化产物替代酚类化合物制备酚醛树脂存在成本较高、反应活性较低、尺寸稳定性较差等问题,利用造纸黑液木质素与树皮制备酚醛树脂将成为重要方向。

炭气凝胶研究现状及其发展前景

炭气凝胶是有机凝胶经超临界干燥与炭化方法得到的一种新型多孔性炭材料,兼具气凝胶轻质多孔、低密度、高比表面积等特性,以及炭材料的导电、传热、耐高温、耐酸碱等一系列优点,这些优良性能使炭气凝胶成为炭材料研究与应用中的一个热点。炭气凝胶的发展极为迅速,其制备原料已经不仅仅局限于传统的交联型酚醛预聚体,从来源广泛的生物质材料制备炭气凝胶已成为可能。笔者从炭气凝胶制备原料入手,概述了炭气凝胶的各种制备原料及其制备方法,介绍了炭气凝胶的性质及各种改性方法,并对炭气凝胶在电化学、吸附材料、催化剂及其载体与贮氢材料等领域的应用情况进行了评述。最后,在深入分析了研究现状的基础上,对炭气凝胶的发展前景进行了展望。

一株分离至传统麸醋醋醅芽孢杆菌发酵特性研究

对四川传统麸醋醋醅中筛选得到的芽孢杆菌的发酵特性进行了研究。结果表明:最适发酵条件为接种量1.5%,初始pH 7.5,摇瓶转速170r/min,发酵温度34℃,发酵48h。在此条件下,菌体浓度达1.53×1010个/mL,总酚可达263.3μg/mL,总黄酮可达293.2μg/mL。