生物化学机械法制浆过程麦草废渣基棒状颗粒燃料的性能分析

为提高农业废弃物麦草全组分资源化利用效率,本研究将生物化学机械法制浆过程产生的麦草废渣和制浆废液进行混合,利用液压成形技术制备了麦草废渣基棒状颗粒燃料(简称颗粒燃料),探讨了麦渣粒径和废液添加量对颗粒燃料形貌、稳定性、物理性能和燃烧性能的影响。结果表明,颗粒燃料制备的较优工艺条件为:麦渣粒径范围[0.22,0.90)mm,制浆废液添加量36.31%。该条件下制备的颗粒燃料具有较好的稳定性、物理性能和燃烧性能,其松弛密度为1.50 g/cm^(3),抗跌碎性为99.94%,抗渗水性时间为105 min,横向抗压强度为75.1 MPa,径向抗压强度为1.53 MPa,热值为11 715 J/g,燃烧时间可达99 s。

基于麦草废渣模型颗粒燃料的构建探究制浆废液对颗粒燃料性能的影响

分别以麦草废渣、纤维素/半纤维素为原料,掺杂制浆废液,通过直接压缩成形,制备了生物质颗粒燃料及其模型物,并对生物质颗粒燃料的物理性能和燃烧性能进行了研究。结果表明,制浆废液中因含有木质素、糖类等有机成分而具有较好的黏结性,能够提高颗粒燃料的物理性能。由固含量4.29%的制浆废液制备的模型颗粒燃料,横向抗压强度和燃烧热值最高值分别为128.28 MPa和16 806.4 J/g,明显高于由水制备的颗粒燃料,但该模型燃料的综合燃烧特性指数降低为1.69×10^(-9)%^(2)/(min^(2)·℃^(3))。

层状双羟基氢氧化物及其衍生物在锂硫电池中的应用

锂硫电池具有超高的理论能量密度、较低的材料成本,是极有前途的下一代储能体系。但硫导电性差、充放电过程中的穿梭效应、体积膨胀、负极锂枝晶等问题造成锂硫电池的比容量低、容量衰减严重、库仑效率差,影响了其实际应用。层状双羟基氢氧化物(LDHs)是一种二维材料,具有可调节的插层结构、可控的表面化学性质和独特的拓扑转换特性,作为储能材料受到了广泛的关注。LDHs对多硫化物具有良好的约束能力,作为锂硫电池正极硫载体可以高效吸附和催化充放电过程中产生的多硫化物,减少多硫化物的迁移,加快氧化还原反应动力学,从而提升锂硫电池的电化学性能。此外,二维LDHs可涂覆于隔膜作为正极与隔膜间的中间层,通过物理作用阻挡多硫化物向负极的迁移,抑制穿梭效应;LDHs用于锂负极可以促进金属锂的均匀成核和沉积。目前LDHs在锂硫电池中应用广泛,本文综述了LDH及其衍生物在锂硫电池中的应用优势,介绍了其在锂硫电池正极、中间层、负极中的应用现状,指出了LDHs材料在锂硫电池中的发展方向。

生物酶在制浆造纸过程中的应用及研究进展

基于生物酶的专一性、高效性和环境友好性,生物技术在制浆造纸工业已有一些成熟应用,并取得了良好的经济和环境生态效益。本文介绍了纤维素酶、半纤维素酶、木素降解酶、果胶酶等生物酶在生物制浆、生物漂白、酶促磨浆/打浆、酶法脱墨、纤维酶法改性、生物法树脂障碍控制、生物法处理制浆废水等制浆造纸各单元中的应用和研究进展。

基于熔盐水合物预处理的木质纤维生物质精炼研究进展

熔盐水合物(molten salt hydrate,MSH)具有易制备、成本低、沸点高、蒸汽压低、环境友好等特点,在木质纤维生物质精炼领域展现出广阔的应用前景。本文主要综述了MSH预处理技术在木质纤维生物质组分分离及高值化利用方面的研究进展,并总结了MSH预处理技术在目前木质纤维生物质精炼研究发展中存在的不足及未来的发展方向,以期为木质纤维生物质的精炼研究提供借鉴。

硫酸盐法制浆黑液基多孔碳的制备及其在锂离子电池负极材料中的应用

为了提高造纸废液的利用价值,在未加硫源和活化剂的前提下,以桉木硫酸盐废液为原料,在不同煅烧温度下制备了硫掺杂多孔碳材料,并将其应用于锂离子电池负极材料。在600℃下煅烧制备的多孔碳材料(黑液-600)初始放电比容量高达688 mAh/g,首次库伦效率53.96%,在较大的充放电电流密度下(2 A/g),仍然可以保持150 mAh/g左右的充放电比容量,1 A/g的电流密度下循环1000次比容量保持率为68%,展现了良好的循环和倍率性能。通过X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、元素分析、比表面积及孔径分布、X射线光电子能谱仪(XPS)等表征,结果显示黑液-600具有较大层间距(0.392 nm),2.94%的硫掺杂,含有丰富的缺陷、孔结构且具有190.8 m2/g的比表面积,这种多孔结构和元素掺杂使得碳材料具有优异的电化学活性和稳定性。

生物质基复合储能材料的可调控相变行为研究

本研究以十水硫酸钠为相变主剂,先通过对其相变行为进行调控,获得了适宜人类居住温度范围的多元共晶体;再利用自然界中大量存在的农作物(玉米)秸秆纤维的自组装行为,对相变材料进行封装设计,构建了具有三维微纳多级孔道结构的生物质基复合储能材料,解决了相变材料在固-液转化过程中的相分离问题。采用差式扫描量热仪(DSC)、扫描电镜(SEM)、能量色散X射线光谱仪(EDX)、红外热成像仪和冻融循环实验等对复合材料的热性能、形貌结构、元素组成及分布、蓄放热行为和热循环稳定性进行了研究。结果表明,经过合理调控,生物质基复合储能材料的相变温度变化区间能够达到人类适宜居住的环境温度范围,熔化和凝固时的相变潜热分别为167.5 J/g和92.4 J/g,过冷度为3.9℃。纤维素纤维自组装形成的三维网络骨架为相变材料提供了优异的支撑能力和限域作用。复合材料中的各元素分布相对较为均匀,保证了其充分发挥蓄热和传热能力。复合材料的三维多级孔道结构为热量提供了连续的传输路径并增加了声子传输的平均自由程,减小了纤维与相变材料间的界面热阻,实现了相变材料与外界环境间的能量传递。冻融循环实验表明复合材料具有良好的热循环稳定性,该材料在节能建筑物领域展现出优异的应用前景。

木质素基凝胶电极材料的组装及其电化学性能研究

本研究以木质素磺酸钠(LS)为功能分子,氧化石墨烯(GO)为模板,在80℃温和条件下通过一步水热法制备木质素/石墨烯复合水凝胶(LGH),并以此为自支撑的电极材料直接组装超级电容器,测试其电化学性能。通过扫描电子显微镜(SEM)、元素分析仪(EA)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)等测试和表征了LGH的微观形貌和结构组成。通过循环伏安法(CV)、恒流充放电循环法(GC)和电化学阻抗谱(EIS)测试其电化学性能。研究表明,LGH具有相互贯穿的网络结构,且木质素磺酸钠成功修饰于LGH的网络结构中。电化学测试结果表明,电流密度为1 A/g时,LGH在1 mol/L的HClO4电解液中具有优异的质量比电容(140 F/g),为单纯石墨烯凝胶(81 F/g)的1.73倍,且该器件在电流密度20 A/g下表现出较高的倍率性能(74.3%)。

轻化工程专业“混合式”教学模式的研究——以“生物质资源化利用技术”课程为例

迅速发展的信息技术和线上平台的推出不断推动着大学教学改革的建设和发展,混合式教学是当前课堂教学改革的一种创新性的新思路。基于对混合式教学的学习、实践和理解,进行轻化工程创新型人才教学培养体系的构建。本文分别从课程高阶性的实现、课程创新性的实现以及课程挑战度三个方面,以生物质资源化利用技术课程为依托提出课程设计,以学生为主题,以线上课程为载体,改革教学内容和模式,构建符合轻化工程创新型人才培养的教学体系。

纳米纤维素基复合膜的制备及其在食品保鲜领域的应用研究进展

避免因储存条件不符合要求而引起的食品资源浪费是一项世界性技术难题,基于此,绿色环保可降解纳米纤维素基保鲜膜的制备和应用受到了广泛关注。本文系统介绍纳米纤维素基复合膜的常见制备方法及其在水果、肉类等食品保鲜领域最新的应用研究进展,并阐述纳米纤维素基复合膜应用于食品保鲜领域的保鲜原理;分析纳米纤维素基保鲜膜在高力学强度、可降解性、生物相容性等性能方面相较于传统保鲜膜的优势,同时指明纳米纤维素基保鲜膜在食品保鲜领域中的应用潜力。

麦渣与制浆废液共混制备成型颗粒燃料及其燃烧特性分析

为研究麦渣与制浆废液共混制备的成型颗粒燃料的燃烧特性,通过热重分析法对其燃烧热力学及燃烧动力学进行了研究。结果表明:制浆废液的添加使颗粒燃料出现固定碳的二次燃烧阶段,有利于降低成型颗粒燃料的挥发分、固定碳燃烧阶段的点火温度及最大燃烧速率温度,对颗粒燃料的燃烧有正向协同作用;制备的颗粒燃料的一阶动力学模型拟合曲线的相关系数在0.95以上,颗粒燃料在挥发分燃烧和固定碳燃烧阶段的活化能和指前因子均随制浆废液的添加而降低。当废液固形物质量分数为53%时制备的成型颗粒燃料,其挥发分燃烧阶段和固定碳燃烧阶段的活化能为72.85和83.52 kJ/mol,指前因子为2.82×10^(6)和3.73×10^(5) min^(-1)。制浆废液的添加使颗粒燃料更易燃烧,且燃烧过程稳定不易爆燃。

纤维素基可穿戴压力传感材料的制备与应用

随着科技水平的提高,具有良好力学响应性能的柔性传感器被广泛应用于健康监测、电子皮肤和虚拟现实等领域。本文以微纤化纤维素为主要原料,先通过物理吸附和化学键合的协同作用将二维纳米导电颗粒(多壁碳纳米管)负载在微纤化纤维素纤维表面;再利用冷冻干燥技术制备了具有多孔结构的纤维素基复合压力传感材料,并验证了其应用于压电传感领域的可行性。结果表明,当微纤化纤维素用量为2%,交联剂(N,N-二甲基甲酰胺)用量为1.5%,多壁碳纳米管用量为0.05%时,制备的传感材料的密度约为0.06 g/cm^3;当该复合材料的应变为10%时,产生的应力约为10 kPa;当压缩次数达到500次时,材料的回复率仍高达90%以上;经线性回归得到材料的灵敏度为3.33 kPa^(-1);人体穿戴测试结果表明,该新型微纤化纤维素复合压力传感材料的灵敏度较高、适应性较强。

纤维素基摩擦纳米发电机的应用研究进展

对摩擦纳米发电机(TENG)进行了简单介绍,并介绍了不同纤维素材料在TENG中的作用,总结了纤维素基TENG的优势及优化策略,系统阐述了纤维素基TENG在能量收集、传感器、环境监测、杀菌消毒、空气净化和金属保护等领域中的应用。

基于三元低共熔溶剂体系制备阳离子化改性纤维素纳米纤丝及其性能研究

本研究以相思阔叶木浆为原料,采用氯化胆碱-甘油-氨基胍盐酸盐三元低共熔溶剂(DES)体系对高碘酸钠氧化生成的双醛纤维素(DAC)进行阳离子化改性预处理,结合超微粉碎和高压均质处理,制备阳离子化改性纤维素纳米纤丝(CCNF)。结果表明,经过DES阳离子化改性预处理后制备的CCNF比未经过任何改性处理所制备的CNF的结晶度增加,预处理60 min时,CCNF最大结晶度为63.36%,阳离子基团的引入使Zeta电位显著增大,由-18.0 mV至53.4 mV,但DES预处理会破坏纤维的内部结构,从而使悬浮液稳定性降低。

基于肟-氨基甲酸酯的超强自修复水性聚氨酯胶粘剂的制备及性能分析

基于肟-氨基甲酸酯热可逆成键原理,利用可工业批量获得的二甲基乙二肟为构建单元,设计合成了一类具有高强动态网络结构的水性乳液,制备出综合性能与重复利用兼顾的聚氨酯胶粘剂;通过变温红外光谱结合差式扫描量热仪分析了肟-氨基甲酸酯升温过程的可逆成键特性,并利用动态力学谱仪对变温过程的网络松弛行为进行了研究.结果表明,合理的硬段含量与结构设计赋予了胶粘剂极高的粘结强度(25 MPa,一般商业通用热熔胶的粘结强度<6 MPa)、优异的乳液稳定性(粒径<100 nm)以及接近97%的修复效率(160℃,10 min下的剪切搭接实验).该类乳液具有超强、稳定及工艺可放大等特性,为水性自修复胶粘剂的商业化开发提供了新途径和新思路.

纳米纤维素基气凝胶的制备及其吸附分离应用研究进展

纤维素基功能材料的产业化是传统造纸行业转型升级的重要发展方向。纳米纤维素基气凝胶是一种基于纳米纤维素制备而成的轻质固体材料,具有孔隙率高、比表面积大、低密度和可生物降解等优点,在吸附分离领域有广泛的应用。本文对纳米纤维素基气凝胶的制备方法进行了总结,探讨了制备过程对纳米纤维素基气凝胶结构的影响,综述了纳米纤维素基气凝胶在吸附分离领域中的应用进展,并展望了其应用前景。

纸浆臭氧漂白技术的研究进展与应用

介绍了臭氧的来源、特性及漂白机理,概括了影响臭氧漂白效果的主要因素,重点评述了臭氧漂白技术的发展历程、国内外研究进展及其在山东晨鸣纸业集团股份有限公司的最新应用;最后总结了臭氧漂白技术在制浆造纸领域的发展状况。

微晶纤维素的制备及其在功能材料领域中的应用进展

微晶纤维素(MCC)是由纤维素降解产生的一种功能高分子材料,其具有比表面积大、热稳定性好、结晶度高和聚合度低等优点,在功能材料等相关领域具有较好应用前景。本文首先介绍了MCC制备过程中所用原料、预处理及制备方法等方面的研究进展,其次对MCC在吸附材料、抗菌材料和发光材料等功能材料领域中的应用状况进行了综述,最后对MCC的制备及应用研究进展进行了总结和展望。

旧报纸基含木质素CNC和CNF的综合制备与表征

本研究以旧报纸为原料,采用硫酸水解法制备了含木质素纤维素纳米晶体(LCNC),随后利用超声辅助球磨法将酸解沉淀的木质纤维素固体残渣(LCSR)解纤成含木质素纤维素纳米纤丝(LCNF),实现了LCNC和LCNF的综合制备,综合产率高达85%以上。采用多种手段对LCNC和LCNF样品的结构特性进行分析表征。结果表明,LCNC呈棒状晶体结构,LCNF呈长丝状结构,木质素以球状颗粒存在于LCNC和LCNF中。LCNC平均长度和宽度分别为143.6和24.8 nm,LCNF的平均直径为16.2 nm。X射线衍射仪(XRD)结果显示LCNC和LCNF均保留纤维素Ⅰ型结构,且木质素含量越高,其结晶度越低。同时,木质素本身的高疏水性和热稳定性使得木质素含量大的LCNC和LCNF具有更好的疏水性和热稳定性。

纳米纤维素催化氧化玉米淀粉基复合膜的制备

以酸水解制备的纳米纤维素作为催化剂制备次氯酸钠氧化淀粉,并将制备的氧化淀粉与不同添加量聚乙烯醇(PVA)/甘油(GL)共混,采用流延成膜法制备复合膜。通过红外光谱分析了复合膜的官能团变化,扫描电镜进行表面形貌分析,热重分析和差示扫描量热法表征复合膜的热稳定性。同时用静态接触角测量仪、近红外紫外分光光度计分别研究了复合膜的疏水性和透明度,用张力测试机检测了复合膜的力学性能。研究发现,复合膜中PVA/GL的添加量对复合膜的透明度、热稳定性、阻水性和力学性能均产生影响,在PVA添加量为15%(GL添加量9.375%)时,复合膜的透明度为0.67,接触角达最高值100°,拉伸应力为12.89 MPa,复合膜的性能较优。