木质纤维生物质烘焙预处理研究进展

综述了烘焙过程的反应机制和烘焙动力学,分析了烘焙温度、停留时间、升温速率、烘焙气氛等因素对生物质理化特性的影响,探讨了烘焙对生物质后续热解、燃烧、气化的影响。烘焙温度是烘焙过程最主要的影响因素,不同烘焙气氛可以改变烘焙产物分布。烘焙气氛除惰性氮气外,其他气氛如O_(2)、CO_(2)、烟气和NH_(3)等也被应用。烘焙动力学研究有利于揭示烘焙生物质的热降解行为。将烘焙与热解、气化、燃烧等工艺相结合可以获得高品质的生物油和富含氢气的合成气,提高生物质能源的利用效率。对木质纤维生物质烘焙预处理技术从烘焙气氛、集成优化和规模化等方面进行了展望。

两种液相色谱检测器对林木生物质糖类测定的比较

纤维素和半纤维素是林木生物质中的主要组分,其含量是评估林木生物质资源使用价值和优化加工工艺的重要指标,目前普遍采用高效液相色谱-示差折光法进行测定。本研究分别用示差折光(RID)和蒸发光散射(ELSD)两种通用型检测器,通过优化检测器条件,比较两种检测方法的适用性以及纤维二糖、葡萄糖、木糖、半乳糖、阿拉伯糖和甘露糖等6种糖类的特性,建立了相关线性回归方程,考察了线性范围、最低检出限、方法的重现性、样品稳定性和加标回收率等指标。实验结果表明,RID和ELSD两种检测器线性回归方程的决定系数R 2均大于0.99960,最低检测限均为0.1~0.2μg,检测器灵敏度相近。两种检测方法的加标回收率和样品稳定性基本一致。相较而言,RID的线性相关性较好,线性范围宽,对9.0~900.0μg高含量的糖类定量分析精密度较高,重现性较好,但易受环境温度变化影响,基线平衡时间较长。ELSD的线性范围窄,对0.5~5.0μg低含量糖类的定量分析精密度较高,且基线稳定快,适用于梯度洗脱。对南方松和毛白杨纤维素和半纤维素的测定结果均符合文献报道的理论值范围,因此高效液相色谱ELSD法可作为林木生物质糖类分析的新方法。

喷动循环流化床生物质快速热解设备的特性分析与发展研究综述

简要综述了生物质快速热解设备研究的国内外现状,继而详述了喷动床和循环流化床,重点对喷动循环流化床作了较深入的探析,探讨了喷动循环流化床快速热解设备研究的发展方向。

不同生物质发酵残渣及泥煤制备活性炭比较研究

近年来,农林废弃物进行资源再利用越来越受到重视,本研究进行了不同生物质发酵残渣及泥煤制备活性炭的比较。组分分析表明,不同生物质发酵残渣及泥煤的组分存在显著差异。在所制备的活性炭中,以糠醛渣为原料、900℃条件下、KOH作为活化剂制得活性炭具有最大比表面积,其值超过2200 m2/g;吸附脱附等温曲线也表明该条件下制备的活性炭具有发达的微孔结构。未分离蛋白玉米秸秆发酵残渣制备活性炭的比表面积随活化温度的升高而升高。

中美生物质化学实验分析标准比较研究与应用实践

生物质化学实验课程是生物质能源科学与工程专业的一门重要专业基础课,目前国内对生物质原料的分析仍采用传统造纸行业标准。通过比较研究中美生物质原料分析标准方法,提出将美国NREL标准分析方法应用于生物质化学实验课程的教学改革思路,并进行了初步的探索实践,为进一步推广应用提供有益借鉴。

木质素在直接生物质燃料电池中产电性能研究

通过改变溶剂体系及预处理条件,对酶解木质素(EHL)、碱木质素(AL)、木质素磺酸钠(SL)和糠醛渣(FR),这4种类型的木质素在直接生物质燃料电池中的产电性能进行了一系列的研究,并对AL反应前后的紫外吸收光谱、红外光谱和^(1)H NMR谱图进行了分析。研究结果表明:AL的产电性能最好,开路电压可达392.7 mV,最大功率密度为0.198 W/m^(2)。木质素在3种不同的溶剂体系中的发电性能不同,在NaOH溶液中的产电性能最好,在NaOH+苯甲酸钠溶液中最差。水浴加热预处理对木质素的产电性能有提高作用,温度越高,处理时间越长,木质素的产电性能会越好。木质素在经紫外光照射处理时,随着时间的推移,产电性能呈现先增大后减小的趋势,在经处理24 h时产电性能最好,开路电压可以提高到431.2 mV,最大功率密度提高到0.371 W/m^(2)。经过在燃料电池中的氧化反应,AL的紫外吸收峰产生红移和增色效应,在红外光谱中羰基吸收峰增强,^(1)H NMR谱图中芳香族质子、酚羟基、脂肪族羟基的信号减弱,证明木质素的苯环结构已经受到一定程度的破坏,苯环上的羟基被氧化成了羰基结构。

山竹壳制备吸附-光催化碳材料及其性能

以山竹壳为原料,通过磷酸活化处理、焙烧、浸渍乙酸锌、乙酸银溶液的方法制得复合双金属生物质碳材料AgZn/P/BC,并在可见光照射下研究该复合双金属生物质碳材料对2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)的吸附-可见光催化协同降解性能。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、紫外-可见漫反射光谱仪(DRS)、比表面积测试仪(BET)和X射线光电子能谱(XPS)对复合材料进行表征分析,采用高效液相色谱法(HPLC)测定反应物浓度,计算脱除率。分别比较不同金属物质的量比(Ag、Zn)和不同金属乙酸盐溶液浸渍浓度的单一反应条件发现,当金属物质的量比n(Ag)∶n(Zn)为1∶1,金属乙酸盐溶液浓度为0.01 mol/L时,复合材料对2,4-DCP的降解效果最好,黑暗环境中吸附30 min脱除率可达62.33%,光照条件下催化120 min脱除率可达93.52%。动力学研究结果表明,金属乙酸盐溶液浓度为0.01 mol/L的复合双金属生物质碳材料AgZn/P/BC,其降解速率相较于金属乙酸盐溶液浓度为0.03 mol/L的AgZn/P/BC提高了近1.76倍,在pH测试和循环实验中复合材料的催化性能均保持良好,表明AgZn/P/BC具有优异的光催化降解2,4-二氯苯酚性能。

松香及其衍生物在无机功能材料中的应用研究进展

松香是我国重要的生物质资源,其主要成分树脂酸含有三环菲骨架强疏水刚性基团和羧基弱亲水基团,可用于无机纳米材料的分散,降低无机纳米材料的聚集。通过对松香树脂酸双键和羧基等位点进行化学改性,增强亲水性能,可获得亲水亲油性能优异的表面活性剂,与无机材料具有更好的“融合性”,作为模板剂和分散剂,可控辅助制备多种无机功能材料。而设计功能性松香衍生物与无机材料发生化学键合作用,可获得松香基小分子/无机杂化材料和松香改性高分子/无机杂化材料。结合松香及其衍生物的结构特点及化学性质,综述了松香及其衍生物在无机功能材料中的应用,并展望了松香衍生物在无机功能材料开发中的应用前景。

皂荚皂素H_(2)O_(2)脱色及柱层析纯化比较研究

采用H_(2)O_(2)脱色和AB-8大孔吸附树脂柱层析法分别对溶剂提取的粗皂荚皂素(GSS)进行分离纯化,对比研究了其纯度、结构组成、表面活性、泡沫及乳化性能。研究结果表明:H_(2)O_(2)脱色纯化皂素(H_(2)O_(2)-GSS)的皂苷元结构发生了破坏,皂苷质量分数为48.02%,但其稳泡性能优异,泡沫半衰期(t_(1/2))为600 min(10 h);柱层析法中60%乙醇洗脱皂素(60%-GSS)纯度最高,皂苷质量分数达到92.12%,泡沫性能最优,泡沫高度达11 cm,乳液在24 h内最稳定,在2.2 cm处发生分层;75%乙醇洗脱皂素(75%-GSS)皂苷质量分数为86.40%,其表面张力值最低,为41.50 mN/m,临界胶束浓度(C_(CMC))值为3 g/L,表面活性最好。H_(2)O_(2)-GSS具有较强的稳泡能力,柱层析纯化法分离得到的皂荚皂素纯度更高,表面活性、泡沫性能和乳液稳定性更好,纯化重组皂素(M-GSS)表面活性进一步提高,为高性能表面活性剂的开发提供了思路。

高分子多糖水凝胶功能材料研究与应用进展

与传统高分子水凝胶材料相比,高分子多糖水凝胶因其具有环境友好型、生物相容性、特殊功能性、生物可降解性等优势而倍受重视。综述了以植物多糖、海洋多糖、微生物多糖及其复合多糖为原料的多糖水凝胶功能材料的制备方法、功能特性和产品表征方法,介绍了多糖水凝胶材料在医药卫生、食品、化妆品、农业和环保等领域的应用情况,分析了多糖水凝胶在生物传感器、生物反应器、人工智能材料和抗菌材料等领域的应用前景,并指出提高材料性能与功能特性、分析凝胶形成机理和功能材料模拟等是未来多糖水凝胶研究的重点。

松香基含氮杂环衍生物的研究进展

在松香中引入杂环,可赋予松香特殊的生物和光学等活性,而松香基含氮杂环衍生物则是在松香中引入含氮的杂环,是松香基衍生物的重要组成部分。本文以羧基改性、菲环改性和综合改性为主线,根据羧基上的还原、胺化、酰基化、缩合、闭环等反应和菲环上的氧化、亲电取代反应(溴代、选择性硝化)、重氮化、缩合和闭环等反应类型,由18位羰基酰化改性、18位烷基碳原子成环改性、18位烷基相连氮原子成环改性、11,12位碳成环改性、12,13位碳成环改性、13,14位碳成环改性和综合成环改性分类,系统综述松香基咪唑啉、噻唑、唑、呋咱、喹啉、吲哚、吖啶等含氮杂环衍生物的研究现状,详细归纳了该类衍生物的生物活性、缓蚀活性、荧光活性和表面活性的性能应用,并对松香基含氮杂环衍生物的合成和应用研究趋势进行了展望。指出该类化合物在有机金属催化材料和染料敏化太阳能电池等功能性化合物开发中具有重要发展潜力。

抗菌型材料在家具及室内装饰中的应用研究

随着人们环保意识和健康意识的增强,家具及室内装饰材料的抗菌性能越来越受到人们的重视。抗菌型材料是在保持原有性能基础上增加杀菌或抑菌效果的功能性材料,使抗菌制品具有自洁抗菌功能。本文阐述了抗菌涂料、抗菌人造板、抗菌金属、抗菌陶瓷和抗菌织物等五种最常见的家具及室内装饰材料的抗菌原理及功能特点,并对其发展进行了展望。

枞酸衍生物的合成、表征与生物活性研究

分别选用双氧水、氧化铬和高锰酸钾作为氧化剂,对自制纯度92.1%的枞酸进行氧化改性,分析了各氧化剂条件对氧化产物的影响,并从氧化产物中分离得到7-酮基去氢枞酸和去氢枞酸。对分离得到的氧化产物进行了结构表征,探讨了枞酸氧化的反应机理,并对得到的氧化产物进行了抑菌、家蝇拒食生物活性测试,其中7-酮基去氢枞酸对霉菌具有优异的抑菌性。

枞酸型松香树脂酸衍生物及其应用研究进展

综述了松香的重要树脂酸枞酸型树脂酸衍生物的研究进展,总结了枞酸型松香树脂酸衍生物在造纸、油墨、表面活性剂、胶黏剂等传统行业以及新医药等高新技术领域行业中的应用现状,并对松香树脂酸衍生物的研究和应用前景进行了展望。

罗望子多糖分级提取及其与黄原胶凝胶骨架材料缓释性能研究

将罗望子多糖胶粉分别在50和100℃(TSP50和TSP100)条件下分级提取与纯化,其提取得率分别为28.71%和36.24%。X射线衍射图谱结果表明,在100℃下提取的罗望子多糖分级组分的结晶度明显高于50℃条件下提取的组分的结晶度。采用湿法造粒制备罗望子分级多糖与黄原胶不同质量配比的控释茶碱的缓释材料,并比较分析了其缓释性能。体外释药结果表明,在药物释放12 h时,仅含罗望子多糖骨架片的药物累积释放率最大,TSP50和TSP100分别达到载药量的93.4%和81.6%。当罗望子多糖和黄原胶的质量比例为40∶60时,TSP50和TSP100的药物累积释放量最小,分别为67.2%和67.4%,表现出最为持续的药物释放性能。溶胀性能结果表明,罗望子多糖和黄原胶质量比例为40∶60时,制备的骨架片均在溶胀6 h时表现出最高溶胀率,TSP50和TSP100溶胀率分别为285%和312%。

松香树脂酸及其衍生物的分子自组装研究进展

松香树脂酸具有羧基、双键和苯环富电中心等多修饰位点,通过化学改性可得到具有丰富亲水基团的各种松香树脂酸衍生物;松香树脂酸及其衍生物分子中既含有独特的刚性三环萜烯疏水骨架基团和手性结构,又含有羧酸和新引入的各种亲水基团,使其在溶液中呈现出特殊的分子自组装性能,而赋予自组装聚集体高表面活性、智能响应和靶向载药等多种功能性。根据化合物的结构特点,对松香树脂酸及其衍生物的小分子自组装、超分子自组装、高分子自组装以及有机-无机杂化分子自组装进行综述;分析自组装聚集行为,归纳自组装特点,并总结其在表面活性、智能响应、载药和无机纳米材料修饰等领域的应用。最后,对松香树脂酸及其衍生物的自组装功能性材料的发展进行展望。

基于离子液体的纤维素均相加工研究进展

纤维素是自然界中储量最丰富的可再生资源,是制备经济可持续聚合物的理想材料。由于天然纤维素具有高度结晶的聚集态结构及分子链间致密的氢键网络,导致其溶解与加工困难,功能化应用受到了极大限制。近年来,离子液体作为新型绿色纤维素溶剂体系蓬勃发展,为纤维素均相加工与高效利用提供了崭新的平台。从离子液体种类、特性及溶解纤维素能力,基于“溶解再生”与“均相衍生”构建纤维素材料等方面综述了近年来纤维素在离子液体中均相加工的最新研究进展,为未来纤维素资源的绿色高值转化提供参考。

新型NaNi/C催化剂合成及对糠醛选择性加氢的研究

【目的】糠醛可通过选择性加氢转化为四氢糠醇,但常用的铜铬体系催化剂中,金属组分的流失会对环境造成较大危害,反应前催化剂需要高温预还原后方可使用,且反应时的温度和氢气压力条件相对苛刻,因此有必要研发制备和使用成本低、反应条件温和的高效催化剂应用于糠醛选择性加氢制备四氢糠醇。【方法】本研究采用溶剂热法制备了一种新型的NaNi/C非贵金属催化剂,用于温和条件下糠醛选择性加氢制备四氢糠醇,通过SEM、HRTEM、EDS、XPS、BET、XRD手段对催化剂的结构和性质进行表征,研究影响催化剂性能的因素。【结果】当使用12NaNi/C时,糠醛与催化剂的质量比为28∶1时,在温和条件下(130℃、1 MPa H_(2))反应1 h后,糠醛的转化率达99.9%,四氢糠醇的收率达76.2%。结合多种表征结果发现:添加适量的乙酸钠可增强Ni和O的相互作用,增大催化剂的比表面积,减小FCC-Ni晶体的粒径,提高Ni的分散性和催化传质效率;由于Ni和O的化学环境发生变化,使得糠醛的醛基氧和呋喃环上的大π键更容易与Ni发生相互作用,从而提高了糠醛的转化效率。【结论】本研究以邻香草醛作为螯合剂,使用溶剂热法制备了一种新型的NaNi/C非贵金属催化剂,可直接用于温和条件下糠醛的高效选择性加氢制备四氢糠醇,为工业生产四氢糠醇提供了一种低成本的解决方案。

野皂荚多糖修饰羟基磷灰石材料的制备及载药性能研究

靶向载药材料是实现靶向治疗癌症的有效途径之一,新型靶向载药材料的制备和性能提高具有重要研究价值。以四水合硝酸钙、磷酸二氢铵为原料,野皂荚多糖为修饰剂,采用乙醇-水混合溶剂热法,制备得到羟基磷灰石(HAP)材料。用红外(IR)、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对材料进行结构形貌表征,采用四唑盐(MTT)比色法评价材料细胞毒性,并进行体外载抗癌药物盐酸阿霉素(DOX)性能研究。IR和XRD表征均表明野皂荚多糖修饰剂将多糖有机官能团引入到HAP材料中,野皂荚多糖的结晶成核作用使材料有自组装为棒状花球趋势,所得HAP材料结晶度高,HAP材料对hela细胞基本无毒且对DOX的载药量可高达142.37μg/mg;且所得材料对DOX具有pH响应释放性能,在pH值为7.4和5.0的体外环境下,释放差异15%左右,表明野皂荚多糖修饰的HAP材料具有一定靶向载药的潜在应用价值。

天然表面活性剂辅助制备羟基磷灰石材料研究

羟基磷灰石(HAP)是稳定和生物相容性优良的骨修复和药物递送功能材料,其制备合成具有重要意义。以天然表面活性剂——无患子皂苷作为模板和修饰剂,采用水热法,制备得到蒲公英微球和纳米颗粒两种羟基磷灰石材料,并以X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对材料的结构进行表征。考察了酸碱条件下皂苷浓度对材料形貌的影响,发现酸性条件下,随着皂苷浓度的增加,棒状结构变短,浓度增加到2g/L(10 CMC)时成长为蒲公英状聚集体,此时皂苷起到模板作用;碱性条件下起到修饰分散作用,材料趋于规整和均匀。为充分研究无患子皂苷在材料制备中的作用,采用GaussView软件对无患子皂苷的结构进行量子化学计算,得到最优构型和对静电分布图,推测无患子辅助制备HAP主要通过有机物和Ca2+之间的静电吸附作用,用作模板或修饰剂。该研究从量子化学等角度研究天然表面活性剂辅助制备HAP原理,不仅对HAP功能材料开发研究就有重要意义,也扩宽了天然表面活性剂在无机功能材料制备中的应用。