STUDY ON COMPONENTS OF FURFURAL RESIDUE FROM CORNCOB

In this paper, the components of furfural residue are analyzed. Total sugar content occupies 47.36% of absolute drying residue, and glucose occupies 83.23% of total sugar content. By combining the phcnyl nucleus exchange reaction with nitrobenzene oxidation, the quantity of structural units of phcnyl nuclei was determined, products from syringyl units occupy 50% of klason lignin. Especially, diphcnyl methane type syringyl units occupy 38.80%, and guaiacyl units 25%, other condensed guaiacyl units about 20%. The furfural residue is not a good material for the manufacture of adhcsivcs, but for active carbon. The yield of furfural residue may achieve about 350 thousand tons per year, but it has not been used in industry in China.

玉米芯水解残渣木质素的热解特性实验

采用改进的酶解/温和酸解木质素（EMAL）法,从玉米芯水解残渣中提取出残渣木质素。借助热重分析仪对残渣木质素的热解过程进行了分析,结果表明,残渣木质素的热裂解主要发生在200-500℃,在270℃和400℃出现2个明显的热解峰;残渣木质素在主要热解区间遵循二级反应模型。借助傅里叶红外变换仪对残渣木质素的主要官能团进行了研究,结果表明木质素的主要官能团在分离过程中未被破坏。残渣木质素及其热解焦炭的扫描电镜结果表明,木质素分子为多边形贝壳状结构,热解过程中发生了脆性和塑性变形,且随着热解终温的升高,热解焦表面形态趋于有序化。

预处理脱除木质素的研究

通过比较预处理富含木质素原料的3种方法:酸法、稀碱和碱性H2O2预处理,得出碱性H2O2预处理玉米芯和棉籽壳木质素脱除率最高,且相对应的木聚糖含量也较高。

木糖渣的有机溶剂预处理及酶解性能

木糖渣是玉米芯经稀酸处理提取木糖后的残余物,一般作为燃料焚烧以提供部分热能。由于其含有丰富的纤维素组分,故可通过生物转化来生产多种化工产品,但残渣中大量木素的存在严重抑制了纤维素酶的水解效率。采用一些有机溶剂预处理可将部分木素溶出,因而可改善物料的酶解性能。采用乙醇对木糖渣进行预处理,研究了预处理条件(如温度、时间、固液比等)对木糖渣化学组分和纤维素酶解转化率的影响,并与玉米秸秆和玉米芯等进行了对比。结果表明预处理降低了木糖渣的木素含量,在固液(质量/体积)比1︰8、处理液中乙醇浓度50%(体积)、预处理温度210℃、预处理时间60min时,木素脱除率为53.26%,预处理后木糖渣在酶解72h时的纤维素转化率达到84.42%,比预处理前提高14.58%。研究还发现,与木糖渣相比,有机溶剂乙醇更适合用于玉米芯和玉米秸秆酶解前的预处理。

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。

玉米芯稀酸水解残渣热解特性

在热天平分析仪上对比分析了玉米芯水解残渣、玉米芯及残渣木质素的热失重特性,借助TGA-FTIR解析了残渣木质素热解过程中主要产物的析出特性,在自制小型快速热解装置上对比考察了水解残渣和玉米芯的热解产物分布,并进一步对比分析了热解气的组分组成及热解焦的气化反应性。TGA结果表明,玉米芯热解主要集中在250～450℃,而水解残渣和残渣木质素的热解温度范围为180～800℃。TGA-FTIR分析显示,甲醇和酚类的主要析出温度区间为200～420℃,而CO和CH4主要在400℃以后析出。在热解温度550～850℃内,水解残渣的固体热解焦产率为30.35%～42.64%,远高于玉米芯热解的固体产率19.18%～26.40%,且残渣热解焦的气化反应性低于玉米芯热解焦;气体组分中CO和CO2产率较高,H2产率在温度高于650℃时明显提高。

玉米芯发酵乙醇残余物中木素酸化分离过程的研究

为了提高纤维素乙醇生产的经济效益,最大限度地利用发酵残余物,木素的分离利用是十分重要的.以玉米芯发酵乙醇残余物为原料,采用碱溶–酸沉淀的方法分离木素,讨论酸沉淀过程p H、温度对木素得率的影响,并且对木素酸化过程中Zeta电位、粒径大小及分布、聚集体形态进行分析.从木素得率和分离操作性综合考虑,p H为3左右,酸化温度65,℃时,从玉米芯发酵乙醇残余物中分离木素将会取得较好的效果.

玉米芯纤维素的制备及酶解糖化研究

以玉米芯为原料,研究玉米芯半纤维素和木质素的脱除工艺,并对提取纤维素进行酶解糖化研究。结果表明:玉米芯半纤维素的脱除工艺为:料液比1∶25g/mL、氢氧化钠浓度5%、处理时间1.5h,温度60℃,半纤维素脱除率为89.98%。玉米芯木质素脱除工艺为:温度70℃,玉米芯与冰醋酸和亚氯酸钠混合液的料液比1∶20g/mL、9.5g/L亚氯酸钠溶液12mL,木质素的脱除率为52.98%。脱除工艺导致玉米芯中半纤维素和木质素发生降解,经过酸碱和酶解糖化处理后,玉米芯表面出现微孔,结构变得疏松,呈小片状,表面积变大。玉米芯酶解糖化的葡萄糖得率为163.512mg/g,与未经半纤维素和木质素脱除工艺处理的玉米芯相比,酶解糖化转化率提高了32%。

木质素胺改性豆粕基胶黏剂的制备及性能

采用曼尼希反应,将玉米芯木质素改性制备木质素胺(AL),然后与水性聚酰胺(PAE)、聚乙二醇二缩水甘油醚(PEGDE)混合,以豆粕粉为原料,通过AL/PAE/PEGDE改性制备高固体含量的豆粕基胶黏剂(豆胶)。对豆胶性能进行表征和测试,结果表明:复合改性豆胶固化后的红外谱图中酰胺Ⅰ带吸收峰由1632 cm^(-1)处蓝移至1640 cm^(-1),酰胺Ⅱ带吸收峰由1533 cm^(-1)蓝移至1538 cm^(-1),此现象说明固化豆胶中形成了结构致密相互交联的网状结构;热重分析结果也说明PAE、PEGDE、AL与蛋白质分子之间形成了结构更为致密的网络结构;流变行为分析显示固化豆胶具有假塑性流体的特征;改性豆胶含固体高达42.5%,而表观黏度仅为3746 mPa·s,具有较好的涂布性能,适于工业化应用;所得胶合板的胶合强度为0.86 MPa,合格率100%,符合国家Ⅱ类胶合板的标准要求(胶合强度≥0.70 MPa,合格率≥90%)。

木质纤维基碳量子点/介孔TiO_(2)复合体系的构建及光催化性能的研究

本研究以氮掺杂酶解玉米芯残渣碳量子点(E-N-CQDs)和介孔TiO_(2)进行复合,构建了介孔TiO_(2)/E-N-CQDs复合光催化剂体系,对其进行了分析表征,并探讨了其对水相中亚甲基蓝(MB)的降解能力。结果表明,E-N-CQDs具有良好的荧光性能,且其表面羧基、氨基等发色基团和助色基团增强了其荧光特性;介孔TiO_(2)具有较大的比表面积,孔径8-32 nm;与介孔TiO_(2)相比,光照300 min时,介孔TiO_(2)/E-N-CQDs对MB的降解率达到89%,提高了59%。由此可见,碳量子点的加入可显著提高介孔TiO_(2)的光催化降解能力,提高了对可见光的利用率。

磷酸法木质素基活性炭活化过程研究

以玉米芯木质素为原料,采用磷酸活化法制备木质素基活性炭.结合FTIR、低温氮吸附、拉曼光谱等表征手段,探究了不同活化温度(300~600℃)及磷酸与木质素质量比(1~3)对活性炭孔隙结构的影响,并探究磷酸活化木质素的反应机理.对比研究了有无磷酸作用下木质素受热过程中气体产物的变化规律.实验结果表明,磷酸降低了木质素中官能团的断键温度,使得CO、CO2和CH4的生成温度降低;促进了高温下(>500℃)木质素半焦的缩聚,使高温下H2生成量增多;中孔和微孔在350℃以上开始发展,在500℃孔隙最为发达,温度的进一步升高使得孔体积减小;磷酸与木质素质量比增大可以提高中孔率.在活化温度500℃和磷酸与木质素质量比2~3条件下,制得活性炭比表面积达1046 m2/g,收率55%.

玉米芯综合利用研究进展

玉米芯主要由纤维素、半纤维素和木质素构成,便于收集、易加工处理,已被广泛应用于生产食品、饲料和化工产品中,但目前仍存在原料利用率低、能耗大、成本高等问题。本文对农业废弃物玉米芯工业化综合利用相关的工艺进行探讨,通过论述玉米芯中半纤维素、纤维素和木质素三大组分的高值化利用方式,阐述了玉米芯综合利用的产业化途径。

玉米芯水解残渣中纤维素和木素的分离纯化

以玉米芯水解残渣为原料,采用碱性H_2O_2和NaClO_2两段法处理,以纤维素含量与木素脱除率为指标,对纤维素和木素的分离纯化工艺进行了实验探讨。结果表明,碱性H_2O_2处理段较适宜的条件为:混合液中NaOH用量3%,H_2O_2用量0.8%和反应温度80℃;NaClO_2处理段较适宜的条件为:NaClO_2浓度12 g/L,处理温度70℃;经过以上两段处理,玉米芯水解残渣中纤维素含量为84.73%,木素脱除率高达91.11%,分离纯化效果最佳。

1,4-丁二醇提取玉米芯木质素的研究

以1,4-丁二醇为溶剂提取玉米芯中的木质素,考察了反应温度、原料/溶剂固液比(g/mL)、1,4-丁二醇的质量分数、反应时间等因素对木质素收率的影响。最佳萃取条件为:反应温度200℃,固液比(g/mL)1∶10,1,4-丁二醇的质量分数90%,反应时间1 h,以少量硫酸作为催化剂,木质素收率37.03%。红外光谱分析结果表明,1,4-丁二醇提取的玉米芯木质素较好地保存了木质素原有结构。

木糖渣木质素的提取工艺研究

应用碱溶方法提取木糖渣木质素液,经正交试验确定了优化的工艺条件为:固液比1∶9、Na OH溶液浓度2.5%、反应时间3h、提取温度85℃,木质素的提取率达到96.7%。再经连续膜浓缩技术将木质素液的干物浓度由2%浓缩至10%以上,最后经喷雾干燥技术得到碱性木质素产品,或者经酸析分离工序制备酸性木质素产品,为木糖渣的高值化利用提供了新途径。

两种工业木素结构表征及亚临界水热转化特性

分别从杨木硫酸盐制浆黑液和玉米芯酸水解残渣中分离提纯木素,通过元素分析、红外、31P-NMR等方法对两种木素进行了结构的表征与对比;对两种木素进行了不同反应温度（220~340℃）下的亚临界水热转化实验,主要产物通过GC-MS和GC进行了定性与定量分析。结果发现：两种木素的水热转化产物主要为酚类化合物,酸水解残渣木素水热转化产物苯酚、愈疮木酚和4-乙基愈疮木酚在280~310℃时得率达到最高,分别为12.6 mg·g^-1、7.5mg·g^-1和10.9 mg·g^-1;相比而言,黑液碱木素水热转化主要产物得率稍低,且需更高的反应温度达到极大值。两种木素水热转化特性的差异可归因于其化学结构的不同。