木质素和纤维素在离子液体中的溶解性能及催化裂解研究进展

离子液体作为一种环境友好型绿色溶剂,因其独特的物理化学性质,在木质素和纤维素的溶解和催化裂解中得到了广泛的应用。在介绍木质素、纤维素和相关离子液体的组成和结构的基础上,综述了离子液体在溶解、分离木质素和纤维素及作为催化介质或催化剂方面的研究进展,分析讨论了离子液体的结构与其溶解性能的关系及可能的溶解机理。最后,对离子液体的应用前景进行了展望。     

丝瓜络和微晶纤维素在离子液体中成膜性能研究

[目的]研究丝瓜络和微晶纤维素在离子液体中成膜性能。[方法]以离子液体[BMIM]Cl为溶剂溶解预处理过的丝瓜络,制得纤维素膜,用红外光谱和偏光显微镜对溶解前后的丝瓜络纤维进行表征,并对纤维素膜作了基本的性能评价。【结果]与微晶纤维素为原料的对比试验表明,[BMIM]Cl是丝瓜络纤维的直接溶剂,溶解过程中没有衍生物生成。原料聚合度的大小严重影响纤维素在离子液体中的溶解时间和溶解度。[结论]制备的纤维素平板膜具备一定的空隙率和孔径,可广泛应用于渗透、分离等领域。     

超声波辅助碱性双氧水法提取甘蔗渣纤维素

【目的】探讨超声波对甘蔗渣纤维素提取工艺和纤维素含量的影响,并优化甘蔗渣纤维素处理工艺。【方法】以甘蔗渣为原料,通过对超声波辅助碱性双氧水法处理纤维素工艺的研究,确定超声波条件下甘蔗渣纤维素提取的最佳工艺条件,并用倒置显微镜研究超声波处理对甘蔗渣纤维形态结构的影响。【结果】最优工艺参数为：超声波处理时间70 min、超声功率200 W、反应温度80℃、0.7% H2O2和6% NaOH的混合溶液,甘蔗渣纤维素含量在87.54%以上;与无超声辅助相比,纤维素含量提高了8.69%。【结论】利用超声辅助碱性双氧水法预处理甘蔗渣,能够提高蔗渣纤维对试剂的可及度和反应性能,极大缩短反应时间,提高反应效率。     

超声波辅助碱性双氧水法提取甘蔗渣纤维素最优工艺探讨

【目的】探讨超声波对甘蔗渣纤维素提取工艺和纤维素含量的影响,并优化甘蔗渣纤维素处理工艺。【方法】以甘蔗渣为原料,通过对超声波辅助碱性双氧水法处理纤维素工艺的研究,确定超声波条件下甘蔗渣纤维素提取的最佳工艺条件,并用倒置显微镜研究超声波处理对甘蔗渣纤维形态结构的影响。【结果】最优工艺参数为：超声波处理时间70min、超声功率200W、反应温度80℃、0.7%H2O2和6%NaOH的混合溶液,甘蔗渣纤维素含量在87.54%以上;与无超声辅助相比,纤维素含量提高了8.69%。【结论】利用超声辅助碱性双氧水法预处理甘蔗渣,能够提高蔗渣纤维对试剂的可及度和反应性能,极大缩短反应时间,提高反应效率。     

沙柳纤维素膜材料的制备及性能表征

为了探究纤维素溶解前后结构变化及纤维素含量对膜拉伸性能的影响,本论文采取硝酸乙醇法提取沙柳材纤维素,再溶于离子液体中制备纤维素膜,然后经傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)分析纤维素溶解前后结构的变化。最后测试纤维素含量对纤维素膜抗拉性能的影响。结果表明,纤维素经离子液体溶解再生后没有引入新的官能团,晶型从I型向II型转变,且结晶度增加8.64%;抗拉性能随着纤维素含量增大而增加,当纤维素含量达到90.20%时,最大拉伸应力达到0.392 4 MPa。     

纤维素的溶解研究进展

纤维素（Cellulose）作为可持续发展的可再生生物资源受到高度重视。但因其高聚合度和高结晶性而导致了难以溶解,难以加工。新的溶剂体系的开发,特别是近年来发展的新型离子液体溶剂,使纤维素的溶解问题得以缓解。笔者对比分析了用于纤维素溶解的各种溶剂体系的研究现状、溶解机理及其优缺点,并特别介绍了离子溶剂体系的特点及其溶解机理,以及作为新兴的环保型溶剂的潜在前景,旨在为纤维素的改性、修饰及开发更多功能纤维素新材料提供参考。     

离子液体预处理纤维素及木质纤维素的研究进展

稳定性好、溶解能力强的离子液体,能够快速瓦解木质纤维素网络结构,提高纤维素酶的可及度和酶解效率,可大幅度降低预处理成本。本文综述了常见离子液体的组成、离子液体对木质纤维素的溶解分离等预处理方法及其原理。     

微波预处理甘蔗渣乙二醇液化工艺的优化

利用单因素试验和正交试验方法考察了催化剂用量、反应温度、反应时间、乙二醇与甘蔗渣液固比及微波处理时间等因素对甘蔗渣乙二醇液化效果的影响.结果表明,最佳工艺为催化剂用量6％,反应温度170℃,反应时间150 min,乙二醇与甘蔗渣液固比10∶1,微波预处理时间4min.在此条件下,甘蔗渣液化率可达92.80％.     

纤维素的新型溶剂

主要介绍一种新型的纤维素溶剂——离子液体,利用氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑离子液体对纤维素的溶解及对纤维素酶活的影响,达到对纤维素预处理和直接提高纤维素酶活的目的。     

咪唑类离子液体在桤叶棠棣总黄酮提取工艺中的应用

[目的]以提取率为主要评价指标,探讨咪唑类离子液体提取桤叶棠棣总黄酮的最佳工艺。[方法]通过对比不同种类、浓度的提取溶剂和不同提取方法初步确定提取工艺,并应用单因素试验和响应面Box-Behnken试验对关键因素进行优化。[结果]选取0.7 mol/L的溴化1-丁基-3-甲基咪唑水溶液为提取溶剂,其提取效率高于其他离子液体及70%甲醇、70%乙醇等传统有机溶剂;微波辅助法相比热回流法和超声辅助法具有显著优越性,提取得率高且可重复性好。在微波提取工艺的响应面试验中,液料比对桤叶棠棣总黄酮提取率的影响最为显著,最佳工艺条件:提取温度72℃、提取时间16.5 min、液料比24.5(mL∶g),在此条件下平均得率达12.75 mg/g。[结论]咪唑类离子液体在微波环境下能够有效提高桤叶棠棣总黄酮提取率,优化后的工艺参数可为其工业化生产和科学研究提供理论依据。     

改性甘蔗渣吸附废水中低浓度Cd~(2+)和Cr~(3+)的研究

在微波作用下,用尿素改性甘蔗渣制备螯合型吸附剂.采用静态摇瓶实验,研究了改性甘蔗渣吸附低浓度Cd2+和Cr3+的影响因素、动力学和热力学特性.结果表明,吸附Cd2+和Cr3+的最佳pH分别为6和4;吸附平衡时间分别为2 h和12 h;温度对吸附的影响不显著.改性甘蔗渣吸附Cd2+和Cr3+的动力学过程可以用二级动力学模型描述;Cd2+的等温吸附行为可以用Langmuir和Freundlich方程描述,Cr3+的吸附行为可以用Langmuir方程描述,它们的饱和吸附量分别为12.38 mg/g,23.92 mg/g;吸附Cd2+和Cr3+的ΔH分别为-5.70 kJ/mol和33.36 kJ/mol,ΔS分别为-25.28 J/(mol.K)和165.47 J/(mol.K);在290-320 K时,吸附Cd2+和Cr3+的ΔG分别为-13.09～-13.77 kJ/mol和-15.05～-19.91 kJ/mol;改性甘蔗渣吸附Cd2+和Cr3+分别为自发进行的放热和吸热过程.通过对甘蔗渣改性前后、吸附重金属离子前后的红外光谱分析,改性渣吸附Cd2+和Cr3+起重要作用的基团是为酰胺官能团.     

嗜热侧孢霉生物学特性及其液体发酵研究

嗜热侧孢霉(Sporotrichum thermophile)是一种嗜热丝状真菌,具有分解纤维素的特性.固体PDA培养条件下进行形态观察表明,所采用的嗜热侧孢霉菌株,菌丝丛枝状、有隔,分生孢子浅褐色,顶生或侧生.利用ITS序列进行分子分类发现嗜热侧孢霉与嗜热革节孢(Scytalidium thermophilium)及特异腐质霉(Humicola insolens)2种嗜热菌相距最近.嗜热侧孢霉的生长pH值范围较宽,在初始pH值4.0-12.0的PDA平板上均可生长,以4.0-8.0时生长较好.以还原糖含量变化和蔗渣减少量为指标,以蔗渣为唯一碳源进行液体发酵,在30 g.L-1蔗渣、11.45 g.L-1NH4NO3、初始pH值4.0和接种量15%(孢子悬液浓度106个.mL-1)条件下,蔗渣降解效果好.     

不同食品模拟物对塑料中酞酸酯溶出效果研究

[目的]通过食品模拟物中酞酸酯类溶出情况的研究,了解塑料包装材料中此类物质可能在食品中的迁移行为。[方法]以正己烷、10%乙醇、3%乙酸和水为模拟物,对自制混炼而成的PVC薄膜中邻苯二甲酸二丁酯（DBP）和邻苯二甲酸二（2-乙基己基）酯（DEHP）的溶出随时间和温度的变化规律进行研究,同时研究了微波处理条件下,3%乙酸和水中DBP及DEHP溶出情况。[结果]DBP和DEHP在正己烷中最易溶出,最大溶出率可达3.86%和2.28%;其次是10%乙醇、3%乙酸,2种溶液中均只溶出DBP,而在选定条件下的水中均未检出DBP和DEHP。[结论]长时间低温浸泡与短时间高温浸泡可取得同样的溶出效应,微波处理比单独加热更能促进DBP溶出。     

近临界水中蔗渣微晶纤维素的制备

[目的]在近临界水中制备蔗渣微晶纤维素,探索反应条件对产品聚合度的影响。[方法]以蔗渣纤维素为起始原料在近临界水中清洁制备蔗渣微晶纤维素,通过对反应条件的考察得到反应规律及最佳的工艺条件,用FT-IR、XRD分析产品的结构及结晶度。[结果]在近临界水中清洁制备蔗渣微晶纤维素的较优工艺条件为:液固比40:1 ml/g,反应温度230℃,反应初压力2 MPa,反应时间50min。溶解温度、溶解时间对蔗渣纤维素的降解影响较大,而初始压力、液固比的影响相对较小,蔗渣纤维素在降解过程中并未发生晶型的转变,且降解首先发生在纤维素的非晶区。[结论]通过近临界水法可成功清洁制备出蔗渣微晶纤维素。     

稻草在LiCl/DMSO中的溶解及再生性能

  目的  以球磨稻草(水稻Oryza sativa秸秆)为原料,通过氯化锂/二甲亚砜(LiCl/DMSO)溶剂体系处理,探讨球磨稻草在LiCl/DMSO溶剂体系中的溶解行为及再生特点。  方法  选取稻草叶、带节的秆、不带节的秆、全秆等4个部位,设置0.5、1.0 h球磨时间,设置LiCl质量分数为2%、4%、6%、8%的LiCl/DMSO溶剂体系进行溶解后再生,按照标准方法测定纤维素、半纤维素、木质素和灰分等化学成分,通过碱性硝基苯氧化来测定木质素结构单元的产率,分析木质素的缩合程度,采用X射线衍射图谱计算纤维素结晶度,比较再生前后的纤维素的结晶区变化。  结果  球磨1.0 h秆和叶均可完全溶解于LiCl/DMSO溶剂体系,质量分数为8%的LiCl/DMSO溶剂体系可溶解的叶和秆的质量分数能达到10%。经水再生后,80%以上的木质素得以保留,秆中木质素保留率可达到87.5%;经X射线衍射分析,叶中纤维素的结晶度从37.8%下降至27.5%,秆从43.1%下降至26.5%;硝基苯氧化结果表明:再生后,各部位中木质素结构未缩合单元含量均有所增加。  结论  球磨时间、LiCl的质量分数均会影响草粉在LiCl/DMSO溶剂体系中的溶解,再生后,球磨草粉中的化学成分再生能力强,经比较叶中纤维素、木质素的再生能力最低;叶、秆中灰分的分布、沉积有所不同,叶中的灰分再生能力高于秆。各组分经球磨后木质素的缩合程度降低,球磨改善了硝基苯氧化环境。再生后各部位中的纤维素结晶度有所下降,结晶区受到一定程度的破坏。图6表4参36     

基于稀酸水解法的制糖残渣纤维素糖化研究

甘蔗渣、甜菜粕和甜高粱秸为当前糖厂的主要制糖残渣废弃物,为解决其再利用的实际问题,进行了制糖残渣纤维素糖化研究。采用标准方法测定各制糖残渣的纤维素、半纤维素、木质素、水分和灰分含量,应用自行设计的耐高温高压反应器,以稀酸水解法糖化纤维素,分别得到69.89%、64.88%和70.28%的最高还原糖得率;以还原糖得率为指标,优化各自反应条件,进一步分析了各因素对三种纤维素原料还原糖得率的影响。