林业资源热解气化供热发电产业发展趋势与战略对策

生物质热解气化供热发电是林业资源加工剩余物高效综合利用产业。我国林业加工废弃物可利用量约为2.1亿吨/年,利用可再生林业资源供热和发电,有助于改善我国能源结构,增强能源安全保障,提升我国节能减排水平,推动社会主义新农村建设,促进林业可持续发展。针对目前林业资源气化供热发电产业发展过程中普遍存在的原料收储运存在瓶颈、生产过程自动化和智能化水平不高、标准化生产技术不成熟、高值化和综合利用技术缺乏等问题,建议加强林业特色资源林基地建设、创新分布式产业发展模式、突破卡脖子技术难题、严格市场准入审批、加强政府管理和行业规范、加大政策扶持力度,力争建立原料供应稳定、高品质燃气绿色制造和生物炭高效应用的一体化产业体系,到2035年气化产业年利用林业剩余物超过500万吨标准煤,总产值达100亿元/年。

“一带一路”国家林业SCI期刊发展现状——基于JCR的量化分析

文章通过各期刊的基本出版信息和引证数据等分析了“一带一路”沿线国家主办的10种林业SCI科技期刊的发展现状。“一带一路”沿线国家中仅9%拥有林业SCI期刊,期刊主要由高校或科研机构主办,编委国际化程度不高,且出版周期都较长,在JCR中Q3和Q4区的期刊占比为80%。各期刊总体发展趋势向好,期刊的发文量基本保持稳定,但总体引文数偏低,海外论文比不高,影响因子总体偏低。中国的优秀林业SCI期刊可以发挥引领带头作用,带动其他沿线国家期刊实现更好的发展;语言和文化相同或相似片区的期刊可进行集群化发展;各地区要打造好“一带一路”学术交流平台,吸引更多的优质海外稿件。

林业生物质基果蔬涂膜保鲜剂的研究进展

由于果蔬极易腐烂、保质期短,如果贮藏不当容易造成巨大的经济损失,因此对果蔬进行保鲜显得尤为重要。目前,常用的保鲜方法是低温贮藏和保鲜剂处理,其中涂膜保鲜技术因其成本较低、保鲜效果良好而备受关注。但常用的化学保鲜剂如二溴四氯乙烷、三唑类等对人体健康有一定的危害。林业生物质具有来源广泛、绿色环保、可持续性等特点,在果蔬涂膜保鲜剂领域得到广泛的研究与应用。主要介绍了多糖、紫胶、松香及其衍生物等林业生物质资源作为涂膜保鲜材料在果蔬保鲜中的应用,着重探讨其涂膜保鲜的效果,分析了目前林业生物质基果蔬保鲜剂存在的问题,并对林业生物质基涂膜保鲜剂的未来发展进行了展望。

基于木质素高值化利用的分子结构调控策略研究进展

木质素的分子结构调控是拓宽木质素利用途径的重要手段。文中基于木质素分子结构特性,重点阐述了近年来木质素的分子结构调控策略,主要包括木质素的纳米化、新增活性位点、酚羟基的功能化、接枝共聚、催化解聚和炭化/石墨化。分别讨论了木质素的分子结构与其纳米形态、纳米尺寸的关系及影响因素;木质素羟烷基化、脱甲基化、磺化、胺化、硝化等改性过程中新活性位点的形成路径;木质素酚羟基的酯化、醚化、烷基化、酚化等反应在木质素功能化过程中所起的作用;木质素接枝长链聚合物的反应机理及木质素大分子的催化解聚反应历程,木质素炭化/石墨化的主要途径。最后,针对木质素分子结构调控的研究现状,总结了木质素分子结构调控亟需突破的瓶颈,并展望了木质素分子结构调控的发展方向,以期实现木质素在农林、食品、生物医药等领域的高值化利用。

造纸污泥的资源化循环利用

由于废纸含有大量非纤维杂质，在其制浆造纸必然会产生大量含有部分纤维的污泥。本文对江苏理文造纸有限公司在废纸造纸污泥的资源化循环利用回收利用的的具体做法、取得的效果进行了介绍分析。

颗粒活性炭对亚甲基蓝的吸附与再生研究

为推进颗粒活性炭在染料废水治理中的应用,采用自制的木质素基颗粒活性炭吸附亚甲基蓝(MB),考察了MB初始质量浓度、吸附温度和溶液pH值对吸附过程的影响,并利用吸附等温线和动力学对吸附过程进行了探讨,最后探索了活性炭的再生性能。研究结果表明:颗粒活性炭更适合高浓度MB吸附,吸附速率随溶液初始质量浓度的降低而降低;平衡吸附量受吸附初始质量浓度、吸附温度的影响较大,最佳吸附温度25℃,受溶液pH值影响较小。颗粒活性炭对MB的吸附等温线遵循Langmiur模型,吸附过程符合准二级动力学模型,颗粒内扩散模型分析表明内扩散及外扩散都是吸附的限速因素。吸附后活性炭在300℃热再生30 min,颗粒活性炭的MB吸附值可达240 mg/g,恢复达初始样品的94.12%,反复吸附再生4次后,颗粒活性炭的MB吸附值仍保持在85%以上。

靛蓝提取物中靛蓝和靛玉红的分析方法比较

以靛膏为原料,采用盐酸酸化、葡萄糖还原和乙酸乙酯提取3种工艺制备靛蓝酸化物、靛蓝还原物和乙酸乙酯提取物。建立高效液相色谱(HPLC)法、紫外可见分光光度(UV)法和双波长紫外分光光度(dW-UV)法,分析3种靛蓝提取物中靛蓝和靛玉红的含量,并以Kolmogorov-Smirnov检验、Bland-Altman偏差图比较和Spearman检验确定3种样品各自最佳分析方法。结果表明:所建立的HPLC法、UV法和dW-UV法简单、准确、灵敏度高、稳定性好和重复性好。3种靛蓝提取物成分含量检测方法均遵从正态分布,两两测定值存在显著差异。UV法更适于分析靛蓝酸化物、靛蓝还原物中靛蓝含量;HPLC法更适于乙酸乙酯提取物中靛蓝、靛玉红含量分析。

褐藻胶的酶法降解及其产物的体外免疫活性

本研究以褐藻胶为底物,探究其在褐藻胶酶法降解过程中的分子质量变化以及酶法降解制备褐藻胶低聚糖的工艺参数,并在此基础上,评价了不同分子质量褐藻胶酶解产物的体外免疫活性。结果表明,褐藻胶经褐藻胶裂解酶降解后分子质量显著下降,通过乙醇分级分离可获得3种不同分子质量的降解产物,其重均分子质量分别为13.4、5.73kDa和3.85kDa。单因素试验优化获得酶法制备褐藻胶低聚糖的最适工艺参数为pH7.0、褐藻胶裂解酶用量15U/g(底物质量计)、酶解时间24h,此时,褐藻胶低聚糖得率为28.05%。利用小鼠巨噬细胞模型对褐藻胶及其3种分子质量降解产物的体外免疫活性进行评价,发现褐藻胶及其酶解产物均具有一定的免疫增强活性,且重均分子质量为5.73kDa的酶解组分免疫增强活性最好,优于褐藻胶低聚糖。同时,通过添加巨噬细胞受体蛋白Toll样受体4(Toll-like receptor 4,TLR4)的阻断剂(TAK-242),验证了褐藻胶酶解产物通过诱导巨噬细胞TLR4的分泌,引起级联反应,增加NO、肿瘤坏死因子-α和白细胞介素6的分泌,从而调节巨噬细胞免疫活性。研究结果可为褐藻胶高值化利用提供理论依据。

银杏种仁分离蛋白水解产物的制备及其抗氧化活性研究

采用碱性蛋白酶、菠萝蛋白酶和米曲霉蛋白酶对银杏种仁分离蛋白(GBSPI)进行水解,并通过体外DPPH自由基、羟基自由基和超氧阴离子自由基清除实验评价GBSPI水解产物的抗氧化活性。研究结果表明:碱性蛋白酶、菠萝蛋白酶和米曲霉蛋白酶水解产物的得率分别为93.60%、60.00%和46.80%,水解度分别为13.76%、6.28%和5.55%。3种酶水解产物对DPPH自由基、羟基自由基和超氧阴离子自由基均具有较好的抑制作用,其中,碱性蛋白酶水解产物具有最强的抗氧化活性,其对DPPH自由基、羟基自由基和超氧阴离子自由基的IC 50值分别为5.29、0.35和7.01 g/L。

木质素基多酚的制备及生物活性

针对木质素活性位点低,活性差的问题,利用酸性熔盐水合物通过一锅法脱甲基化及酚化改性制备了木质素基多酚化合物即连苯三酚改性木质素(PEHL)。实验结果表明:脱甲基化木质素(DEHL)和PEHL的反应位点显著增加,含酚羟基的量由原料酶解木质素(EHL)中的1.25 mmol/g分别提高到3.49和5.70 mmol/g。DPPH·清除实验发现,木质素基多酚化合物的抗氧化活性显著增加,与EHL对DPPH·抑制率(25.4%)相比,质量浓度10 mg/L下DEHL和PEHL的DPPH·清除率分别提高了46.9和64.4个百分点;PEHL展示了良好的抑菌活性,添加量1 g/L时对大肠杆菌和金色葡萄球菌的抑制率分别为85.22%和99.76%;木质素基多酚还表现出较低的细胞毒性。

负载金属型固体酸催化木质纤维生物质定向转化为乙酰丙酸甲酯

木质纤维生物质是一种存量丰富、绿色的资源,通过利用木质纤维生物质制备高值化的液体燃料和化学品,不但可以缓解社会对化石燃料需求的压力,而且可以改善生态环境,助力“双碳”目标。本研究制备了多种金属负载型固体酸催化剂,用于催化生物质碳水化合物高效转化为乙酰丙酸甲酯。通过表征手段研究所制备催化剂的特性,发现其具备双功能特性(B酸和L酸活性中心)。其中,AlCl_(3)作为L酸供应体,负载到催化剂表面,催化性能最佳。研究反应温度和时间等因素对葡萄糖、木糖同步定向转化为乙酰丙酸甲酯的影响发现:在复合溶剂二甲氧基甲烷/甲醇的质量比1∶1、反应温度200℃、反应时间120min的条件下性能最好,原料的转化率达到了100%,乙酰丙酸/酯的最大收率达到了24.96%。

金属氧化物负载钌催化木质素衍生酚类化合物制备环己醇的研究

本研究采用初湿浸渍法,制备得到一系列钌负载于金属氧化物载体的催化剂(Ru/CeO_(2)、Ru/Nb_(2)O_(5)、Ru/ZrO_(2)、Ru/Al_(2)O_(3)和Ru/CeOx),用于木质素衍生酚类化合物苯酚提质加氢转化为环己醇的研究。通过采用X射线晶体衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)等手段对所制备催化剂进行结构和物化特征的表征,发现Ru/CeOx中含有的氧空位可以很好地吸附带有含氧基团的原料,从而有利于苯酚的高效加氢;同时XPS表明,Ru/CeOx中的有效活性中心RuO_(2)和Ru0是催化加氢的活性位点,因此,氧空位和金属活性位点的共同作用使得催化剂有较好的加氢活性。探究了反应温度、压力、时间对加氢效果的影响,发现催化剂能够在140℃下使苯酚完全转化,得到目标产物环己醇得率为90.2%,并对催化剂的循环特性进行考察,发现循环使用四次后催化剂仍表现出优异的加氢活性。同时采用GC-MS检测加氢过程的中间产物,进而推断出苯酚加氢过程的反应路径。

木质素改性材料对染料吸附性能的研究进展

本文综述了木质素改性材料在吸附去除水体中染料方面的研究进展。首先对木质素结构进行解析,着重分析了改性木质素对不同类型染料(亚甲基蓝、刚果红、孔雀石绿等)的吸附性能,并对木质素改性方法 (酚醛改性、磺化处理和接枝共聚等)与吸附性能间的构效关系进行探讨,揭示了改性木质素在提高吸附能力、增加选择性和促进吸附剂再生方面的优势,并对未来改性木质素吸附材料的发展方向进行了展望。

马蓝叶吲哚苷提取纯化工艺优化及其抑菌活性评价

采用超声波低温提取结合大孔树脂吸附分离技术从马蓝叶中提取富集吲哚苷,在单因素试验基础上通过响应面法优化超声波提取工艺,从6种大孔树脂中筛选最适类型并确定大孔树脂纯化吲哚苷的吸附/解吸最佳工艺条件,制备高纯度吲哚苷提取物;采用96孔板微量法测定了高纯度吲哚苷对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌活性。研究结果表明:超声波提取的最佳工艺条件为5 g干燥马蓝叶粉末、超声波功率458 W、提取时间29 min、温度32℃、料液比1∶10(g∶mL)、提取2次,在此条件下马蓝叶吲哚苷提取率为(93.15±0.26)%。X-5型大孔树脂对吲哚苷吸附/解吸效果最好,大孔树脂纯化最优条件为:大孔树脂100 g、提取液上样量500 mL、洗脱液乙醇体积分数为40%、洗脱液体积400 mL,该条件下吲哚苷回收率为(82.97±0.30)%,纯度由(18.32±0.18)%提升至(86.43±0.31)%;吲哚苷粗提物对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的最小抑菌质量浓度(MIC)值均为350 mg/L,经纯化后的高纯度吲哚苷提取物对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的MIC值分别为21.88和43.75 mg/L,显示出比阳性对照硫酸庆大霉素(MIC值分别为43.75和87.50 mg/L)更好的抑菌效果。

木质素及其衍生物在木材胶黏剂中应用研究进展

以天然可再生资源替代传统化石资源开发绿色环保、性能优异的木材胶黏剂是人造板行业研究的热点。木质素来源广泛、价格低廉,且分子结构中含有羟基、甲氧基、羧基等活性基团,易于功能化修饰,是合成木材胶黏剂的理想原料。本文重点综述了木质素及其衍生物在酚醛树脂、脲醛树脂、环氧树脂、聚氨酯等合成树脂木材胶黏剂中的应用与研究现状,介绍了化学改性、降解、溶剂分级纯化等预处理方式对木质素化学反应活性及合成树脂胶黏剂力学性能的影响,探讨了木质素基木材胶黏剂目前发展面临的困难和挑战,并展望了未来应用及研究方向,以期为木质素资源的高效、高值化综合利用及高性能生物基木材胶黏剂的开发提供理论与技术参考。

大豆蛋白-聚丙烯酰胺/复合盐抗冻凝胶电解质的制备及其应用

以大豆蛋白(SPI)、丙烯酰胺(AAm)、ZnCl_(2)、LiCl为原料,制备得到一种具备抗冻性能的大豆蛋白-聚丙烯酰胺复合盐(SPI-PAAm/ZnCl_(2)-LiCl)抗冻凝胶电解质,并将其应用到混合电容器中,考察器件在低温下的电化学性能。研究结果表明:ZnCl_(2)和LiCl的加入,破坏了凝胶电解质中水分子间氢键,并赋予凝胶电解质优异的低温离子电导率和较好的低温力学性能。当ZnCl_(2)与LiCl物质的量比为5∶12时,此条件下的抗冻凝胶电解质性能最优。在-70℃下,抗冻凝胶电解质经历100次应变为100%的循环拉伸测试仍保持结构完整,应力保持率>65%,塑性变形率<25%,能量损耗系数<0.35。基于此抗冻凝胶电解质的混合电容器在低温下仍具备良好的电化学性能,在-80℃下可以正常工作,低温环境下能量密度集中在50~200 Wh/kg,功率密度集中在1000~30000 W/kg,即便在-70℃下,混合电容器的功率密度接近1000 W/kg,能量密度>10 Wh/kg。同时,在-70℃下循环充放电5000次,电容保持率>94%,表现出优异的循环性能。

全生物基聚酯热熔胶的合成与性能研究

以生物基2,5-呋喃二甲酸(FDCA),油脂基氢化二聚酸(Pripol 1009)和生物基1,4-丁二醇(bio-BDO)为原料,采用熔融缩聚法制备了聚(2,5-呋喃二甲酸丁二醇酯-co-氢化二聚酸丁二醇酯)(PBDF-20)热塑性聚酯热熔胶,再将其应用于木材加工领域,并采用多种方法对PBDF-20及胶合板进行表征。研究结果表明:PBDF-20为半结晶性聚合物,具有纳米尺度的微相分离结构,分散相长周期为14.3 nm;其玻璃化温度和熔点分别为-12.8和148.6℃,拉伸强度及断裂伸长率分别为22.6 MPa和528%。以PBDF-20作胶黏剂,压制的杨木胶合板,胶合强度符合Ⅰ类胶合板要求,甲醛释放量<0.025 mg/m^(3),符合E_(NF)级标准。

竹材自动进出料软化压力罐的设计与制造

对竹材自动进出料软化压力罐进行了设计与制造。通过对竹材高温软化压力罐现状的分析,明确了自动进出料压力罐的设计要求,并确定了压力罐的内径、长度尺寸和结构要求。通过对软化处理后毛竹材的性能进行分析,获得了性能优异的自动进出料软化压力罐。产品的尺寸规格通常为内径200 mm、壁厚5 mm、长度3000 mm。

不同材种木质素影响底物吸附纤维素酶的水解机制

[目的]以杨木、桉木和相思木木质素为原料,探究纤维素酶在不同材种木质素和模拟底物上的吸附行为,为木质纤维原料预处理技术选择和酶水解转化成本降低提供参考。[方法]采用二维核磁方法分析提取木质素的组成结构,应用旋涂法制备木质素和木质素/纤维素薄膜,并对酶吸附前后的表面形貌进行表征,利用耗散型石英晶体微天平(QCM-D)技术原位、实时探究不同材种木质素吸附纤维素酶影响底物酶水解的规律。[结果]杨木、桉木和相思木分离木质素纯度高,均为GS型木质素(杨木、桉木和相思木木质素S/G比分别为1.09、1.73和1.22),木质素结构单元之间的主要连接方式为β-O-4结构。原子力显微镜(AFM)观察显示,底物水解过程中纤维素酶可均匀分布在底物和木质素表面且结合紧密,酶水解后桉木木质素薄膜的粗糙度高于杨木和相思木。经QCM-D分析木质素吸附纤维素酶的能力大小为杨木<相思木<桉木。[结论]原料酶水解过程可分为吸附、快速水解、缓慢水解和水解平衡4个阶段。同结构单元类型木质素对纤维素酶表现出的吸附能力不同,较高S/G比的木质素与纤维素酶之间的非生产吸附越多,导致酶与纤维素之间吸附位点减少,达到最大转化率所需时间更长,水解程度较低。

米根霉两段式利用板栗栗苞生产富马酸

通过自水解预处理板栗栗苞,以预水解液组成增殖培养基培养米根霉,增殖的米根霉再利用栗苞酶解液生产富马酸。结果表明:220℃自水解预处理栗苞,有效疏解栗苞紧密的木质纤维结构,以50 FPIU(以1 g纤维素计)纤维素酶水解50 g/L预处理栗苞,酶解得率大于95%;经增殖培养基培养米根霉,菌体生物量达4.5 g/L;增殖的米根霉利用栗苞酶解液发酵产富马酸,富马酸质量浓度为15.78 g/L,糖酸转化率为0.34 g/g。通过两段式发酵工艺,米根霉有效利用板栗栗苞生产富马酸。