LiCl/DMSO溶剂体系对分离球磨稻草木质素的影响

为探讨LiCl/DMSO溶剂体系对稻草化学组成溶出行为的影响,以球磨稻草为原料,分别选取稻草的秆和叶部位,通过LiCl/DMSO溶剂体系处理,测定再生前后的秆和叶部位的化学成分,采用碱性硝基苯氧化来分析木质素的结构单元变化。结果表明:球磨时间越长,木质素和高聚糖的再生得率会降低,球磨原料中灰分的再生不受球磨操作条件影响;稻草秆的再生能力高于叶,其中木质素和高聚糖的再生得率比叶的高,灰分的保留则较低。稻草的秆和叶经过LiCl/DMSO溶剂体系处理可促进木质素的溶出,处理后的秆更易于进行酶水解。经球磨后的木质素缩合程度增加,球磨改进了硝基苯氧化环境,其反应的均相性得到提高。再生酶水解后,各球磨部位缩合程度有所增加。其中从球磨1.0～2.0h的叶和秆分离出的木质素能代表相应原料中不同部位的原木质素。     

基于全溶体系的毛竹竹材木质素分离方法

  目的  以毛竹Phyllostachys edulis竹材为原料，经球磨分别通过LiCl/DMSO溶剂体系的溶解、再生处理、纤维素酶水解，得到的酶解残渣进行溶剂抽提、纯化，分离出竹材中的再生酶解木质素（RCEL）。  方法  木质素化学成分按照标准方法测定，木质素结构单元的变化通过红外、碱性硝基苯氧化、核磁共振波普分析，采用X射线衍射比较再生前后的纤维素结晶区变化。用凝胶渗透色谱测定木质素的分子量及其分布。  结果  经由化学成分结果得知:RCEL的得率和纯度都较高。经红外、元素分析、硝基苯氧化、凝胶渗透色谱、核磁共振等手段表征表明:分离得到的竹材RCEL为GSH型木质素，缩合程度略高于纤维素酶解木质素（CEL），其中，紫丁香基结构单元含量较高，达50%，分离过程中结构单元比例没有变化。从分子量及其分布来看，竹材RCEL数均分子量和重均分子量都较高，分离过程中木质素降解较少。经X射线衍射分析，经LiCl/DMSO体系溶胀处理后纤维素的结晶度有所下降。RCEL木质素热失重温度为200~600℃，600℃后失重趋于稳定，木质素缩合程度不同会导致不同的热解特性。  结论  基于LiCl/DMSO溶剂体系的分离方法，对木质素大分子结构有较好的保护作用，对碳水化合物有很好的降解作用，可以改变纤维素结晶区的结构，降低结晶度，从而能促进纤维素的降解，提高酶解效率，有利于高效分离CEL。与传统分离方法得到的球磨木质素（MWL）、CEL相比，经过LiCl/DMSO溶剂体系处理后得到的竹材RCEL，能较好地代表竹材的木质素。     

木材纤维素在LiCl/DMAc溶剂体系中的溶解特性

为了使木材纤维素改性以制备功能材料,该文研究了木材纤维素在LiCl/DMAc中的溶解特性,确定LiCl在木材纤维素溶剂体系中的重要作用,进一步验证了溶解机理,并对溶解产物进行了红外光谱分析.结果表明:①LiCl在LiCl/DMAc溶剂体系中起重要的作用,可与木材纤维素生成中间络合物,减少纤维素分子之间的氢键作用,提高其溶解性能.②非水溶剂法是对木材纤维素溶解的较好方法,红外谱图分析表明,在纤维素的特征吸收宽峰—OH的位置(3 400 cm-1),其吸收强度大大减小,即纤维素羟基缔合程度减小,分子间氢键受到破坏.③LiCl/DMAc溶剂体系能有效地溶解木材纤维素,为木材纤维素改性制备功能材料提供了较好的均相合成体系.      

固定化木质素降解菌对园林废弃物堆肥的影响

  目的  以生物质炭和米糠为载体,将木质素降解菌No.11通过固定化的方式制备促进园林废弃物堆肥腐熟的固体菌剂。  方法  通过单因素试验探究接菌量(5%、10%、15%、20%、25%)、保护剂体积分数(0、4%、8%、12%、16%、20%)、含水率(5%、10%、15%、20%、25%)的优化范围,再通过正交试验在该范围内寻找固体菌剂的最佳制备条件。以市售常见有效微生物复合菌(EM菌)菌剂为对比,将制得的菌剂添加到园林废弃物堆肥中,探究其对木质素、纤维素降解和相关酶活力的影响。  结果  木质素降解菌No.11的最佳固定化条件为:接菌量10%、保护剂体积分数8%、含水率15%,制得的菌剂中有效活菌数达1.26×1011 CFU·g?1。园林废弃物堆肥中添加自制菌剂后木质素降解相关酶(漆酶、锰过氧化物酶、木质素过氧化物酶)的活力均得到提高。与添加EM菌相比,木质素降解率提高8.69%;与不添加菌剂相比,木质素降解率提高23.91%,纤维素降解率提高8.34%,堆肥产品达到腐熟标准。  结论  通过固定化木质素降解菌制备的固体菌剂,其有效活菌数符合GB 20287?2006《农用微生物菌剂》的相关要求,将菌剂添加到园林废弃物堆肥中可提高木质素和纤维素降解率,促进堆肥产品腐熟。图3表3参36     

复合溶剂预处理对葵花秆木质素去除率和结构的影响

采用NaOH、乙醇复合溶剂对葵花秆进行预处理,通过单因素试验研究了反应时间、温度、固液比、溶剂质量分数及复合溶剂比例对葵花秆木质素去除率的影响,然后利用正交试验法对预处理条件进行优化,得到最佳预处理条件为温度170℃,2%NaOH和70%乙醇的复合溶剂体积比为2∶1,固液比1∶25(g∶m L),反应时间1 h,该条件下木质素去除率为53.75%。酶解试验表明,木质素去除率越高,葡萄糖产率越高。最后通过红外光谱、扫描电镜对预处理前后的葵花秆进行结构分析,发现预处理后的葵花秆结构遭到破坏,出现不规则的裂痕,木质素与半纤维素之间的结构被破坏,暴露出更多的纤维素和半纤维素。     

麦草在TEAc-DMSO体系中的溶解性能

考察了四乙基氯化铵(TEAc)-二甲基亚砜(DMSO)混合溶剂体系对麦草的溶解条件,采用傅里叶红外光谱(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)表征溶解效果。结果表明,120℃、盐浓度2.0 mol/L溶解24 h可以得到较优的溶解效果。与LiCl-DMSO体系进行比较,在相同的条件下,TEAc-DMSO体系的溶解率都高于LiCl-DMSO体系。阳离子的差别对溶解木质纤维素有较明显的影响。     

生长期和植株性别对工业大麻秆“三大素”的影响

研究工业大麻Cannabis sativa秆生长周期和植株性别对"三大素"(纤维素、半纤维素、木质素)生成规律的影响,可为该材料在新能源和可再生纤维制备方面的利用提供参考。用SAS软件分别分析不同生长期和植株性别对工业大麻秆"三大素"质量分数的相关性。结果表明:生长期对工业大麻秆纤维素、木质素质量分数的影响显著(P0.05),对半纤维素质量分数的影响不显著(P0.05);植株性别对工业大麻秆纤维素和半纤维素质量分数的影响显著(P0.05),对木质素质量分数的影响不显著(P0.05)。在整个生长期,"三大素"质量分数分别为380.8~525.0 g·kg-1,174.2~275.5 g·kg-1,109.8~235.8 g·kg-1;随生长期的延长,纤维素和半纤维素质量分数先增加后减小,木质素质量分数呈增加趋势,即在工业大麻秆的生长过程中纤维素和半纤维素的合成要早于木质素。生长期77 d时植株开始出现雌、雄性别的表观差异,雌株的纤维素和木质素质量分数大于雄株的,半纤维素小于雄株的;但雌雄株之间的化学成分差异产生的原因还有待进一步进行研究。     

γ辐射检疫处理对青皮竹化学成分和力学性能的影响

竹材的昆虫检疫处理对提高竹材及竹制品的品质十分重要。本文采用60Co-γ射线对青皮竹进行检疫处理,在考察了各辐射剂量的抑虫效果后,研究辐射剂量对青皮竹主要化学成分和力学性能的影响,分析青皮竹化学成分与力学性能之间的相关性。结果表明:辐射剂量越大,抑虫效果越好。在辐射剂量为50、60 Gy时,纤维素质量分数和结晶度均增加,半纤维素质量分数降低,木质素质量分数有小幅增加。当辐射剂量达到80 Gy时,纤维素质量分数和结晶度均下降明显,半纤维素质量分数增加明显,木质素质量分数继续增加。50 Gy剂量下,青皮竹的抗弯强度、抗弯弹性模量没有显著变化,抗剪强度、抗拉强度有少许增加;在60 Gy的剂量下,力学强度增加明显,其中抗弯强度增加10.7%,抗弯弹性模量增加5.3%,抗剪强度增加16.5%,抗拉强度基本不变;当辐射剂量增加到80 Gy时,材料的力学性能大幅下降,抗弯强度、抗弯弹性模量、抗剪强度、抗拉强度分别下降了46.5%、37.6%、19.5%、33.9%。化学成分与力学性能相关性分析表明:在本文的研究条件下,纤维素质量分数、结晶度与青皮竹的抗弯强度、抗弯弹性模量、抗剪强度、抗拉强度呈正相关,其中受影响最大的是抗剪强度;木质素、半纤维素质量分数与竹材力学强度呈负相关,半纤维素质量分数比木质素质量分数对这些力学强度影响更大。      

从稻草中分离乙二醇木质素的研究

主要研究了液固比(W/W)、乙二醇质量分数、反应温度及保温时间等因素对用高压釜提取稻草木质素的影响.结果表明,优化的工艺条件为液固比(W/W)12:1,乙二醇质量分数90%,反应温度240℃,保温时间2.5 h.提取液经水沉淀,抽滤,真空干燥,得到土黄色的木质素,溶剂经减压蒸发可循环使用.测定了木质素的溶解性能,并对其进行了红外与紫外光谱分析.     

翠柏木材解剖性质和结晶度的径向变异及化学性质

对云南省昌宁产翠柏木材各生长轮间的解剖参数、结晶度的径向变异趋势和它们的相关性及化学性质做了全面的测定和分析。结果表明:管胞形态、胞壁率和结晶度总体径向变化趋势随生长轮龄的增加而增加,20～25 a后趋于稳定;微纤丝角的径向变异趋势随着生长轮龄的增加而降低,20～25 a后趋于稳定;组织比量无明显变异规律。相关分析表明,结晶度与管胞长度、宽度和壁厚、胞壁率呈极显著正相关,相关系数分别为0.984、0.978、0.951和0.950;与微纤丝角间呈极显著负相关,相关系数为0.934;与组织比量无显著相关;据此建立了木材结晶度与各解剖参数的预测模型,相关系数均在0.9以上。化学性质分析表明翠柏木材纤维素的质量分数是42.63%,综纤维素的质量分数是68.31%,木质素的质量分数是20.72%;乙醚、苯醇、1%NaOH、热水、冷水的质量分数分别是3.41%、10.26%、21.55%、5.83%和3.52%;灰分的质量分数为0.42%;pH值为5.89。     

瘤胃厌氧真菌和细菌对木质素含量不同底物的发酵特性

利用体外发酵法研究了瘤胃厌氧真菌和细菌对木质素含量不同底物(黑麦草叶、黑麦草茎、稻草秸、花生壳,木质素含量依次上升)的发酵特性.结果表明:瘤胃厌氧真菌体外发酵不同底物时的96 h累积产气量、底物干物质消失率和纤维素消失率差异均不显著,瘤胃细菌体外发酵时的干物质消失率和纤维素消失率均随底物木质素含量的上升而显著下降(P<0.05).此外,各真菌培养组96 h发酵液中,稻草秸组的木聚糖酶酶活力显著高于黑麦草叶和黑麦草茎(P<0.05),发酵相同底物时,真菌产生的木聚糖酶酶活力是羧甲基纤维素酶酶活力的23-65倍.各细菌培养组96 h发酵液中,黑麦草叶和黑麦草茎的木聚糖酶和羧甲基纤维素酶酶活力显著高于稻草秸(P<0.05).     

Energy Productivity Potential Assessment of Saccharum spontaneum L. Germplasm Resources

[Objective]The energy productivity potential of Saccharum spontaneum L.germplasm resources as energy plants was discussed in this paper.[Method]The energy productivity potential of Saccharum spontaneum L.germplasm resources collected from the wild was assessed from the aspects of cellulose,semicellulose,lignin and crude ash contents and caloric value.[Result]The total content of cellulose and semicellulose ranged from 41.75%to 69.13%,the lignin content ranged from 2.16%to 11.75%,the crude ash content ranged from 4.79%to 9.34%and the caloric value ranged from 16.00 to 17.69 MJ/kg among the 30 Saccharum spontaneum L.germplasms.Compared to other plants,Saccharum spontaneum L.had higher contents of cellulose and semicellulose,a higher caloric value but lower contents of lignin and crude ash.[Conclusion]From the perspective of producing fuel ethanol with lignocellulose,Saccharum spontaneum L.has a great potential for development as an energy plant.     

乳酸分离稻草中纤维素和木质素的研究

[目的]为稻草中纤维素和木质素的进一步利用提供技术指导。[方法]采用乳酸分离稻草中的纤维素和木质素,研究温度对分离效果的影响,并分析不同温度下酸处理纤维素的组成和性质。[结果]温度低于115℃时,酸处理纤维得率随温度的升高快速降低;乳酸木质素得率随温度的升高呈先升高后降低趋势,但温度高于130℃时,乳酸木质素得率降低。随着温度的升高,酸处理纤维中纤维素的含量先升高后降低,125℃时纤维素含量最高;温度低于110℃时,酸处理纤维中木质素含量随温度升高呈降低趋势,温度高于110℃时,升高温度对木质素含量影响不大。红外光谱分析结果表明,分离得到的乳酸木质素中含有较多的极性基团。[结论]在该试验条件下,最佳保温温度为125℃。     

纤维素微球的分子质量及其分布

[目的]采用黏度法和凝胶渗透色谱法(GPC)测定纤维素和纤维素微球的分子质量,为研究纤维素微球的结构和性能关系提供基础数据。[方法]黏度法以镉乙二胺溶液为溶剂,通过乌式粘度计,25℃下测定溶液的特性粘数η来计算纤维素分子量;GPC法以8%的LiCl-N,N-二甲基乙酰胺(LiCl-DMAc)为溶剂,0.5%的LiCl/DMAc为流动相,测定纤维素和纤维素微球的相对分子质量及其分布。同时通过对测定结果的分析,对2种方法进行对比研究。[结果]黏度法测定纤维素和纤维素微球的粘均分子量Mη分别为224 532和16 686;GPC测定纤维素和纤维素微球的重均分子量Mw分别为284 196和22 345。[结论]GPC的测定结果较接近真实值,能够真实地反映纤维素和纤维素微球分子量分布的特性。     

离子液体对甘蔗渣的微波溶解工艺与性能研究

以甘蔗渣为原料,利用微波辅助加热方法,对其在离子液体中的溶解工艺和性能进行了研究。分析了微波功率、温度、甘蔗渣含量对溶解时间的影响,并确定最佳溶解工艺。采用红外、X射线衍射、热重分析等手段对溶解前后的甘蔗渣纤维素结构进行分析。结果表明:甘蔗渣纤维素在离子液体中的溶解属于直接溶解,纤维素经离子液体溶解和再生后,结晶度下降,晶型由纤维素Ⅰ型转变为纤维素Ⅱ型,并且其热分解温度降低,热稳定性略有下降。     

酸性预处理对生物质秸秆干式厌氧发酵的影响

[目的]探明酸性预处理对小麦秸秆干式厌氧发酵影响的内在机理。[方法]采用傅立叶变换红外光谱（FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）、热重分析（TGA）等方法,对浓度1%硫酸预处理前后小麦秸秆中纤维结构的变化进行研究。[结果]酸性预处理使小麦秸秆纤维内部结构及其表皮层化学结构发生明显的变化,使得纤维素从木质素的包裹中释放出来,厌氧微生物能够接触到更多的纤维素,并可以对秸秆进行更有效的利用。[结论]纤维形态结构的变化是导致小麦秸秆干式厌氧消化产气量提高的内在原因。     

常温下乙酰化小麦秸秆纤维制备高效溢油吸附剂的研究

[目的]研究常温下乙酰化小麦秸秆纤维制备高效溢油吸附材料。[方法]在常温、不加催化剂条件下,以小麦秸秆纤维为原料,利用琥珀酸酐为酰化剂,在二甲基亚砜(DMSO)和N-甲基咪唑(NMI)体系中进行乙酰化反应,制备高效溢油吸附剂。[结果]在常温、反应时间1 h、琥珀酸酐用量比4∶1的乙酰化反应条件下,成功制备出高吸油倍率、良好悬浮性、较好重复利用性和可生物降解的溢油吸附材料,并用红外光谱(FTIR)、X-射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对改性前后小麦秸秆纤维的化学组成和形貌特征进行表征。[结论]该研究实现了常温、不加催化剂的条件下,对小麦秸秆纤维进行乙酰化反应,制备出性能良好的吸油材料,在溢油处理中具有很好的应用前景。     

原生质体诱变技术选育糙皮侧耳秸秆分解菌株

[目的]为了更有效地开发利用可再生资源秸秆。[方法]以糙皮侧耳为出发菌株,采用酶解法制备原生质体,进行紫外线诱变处理,经初筛、复筛选育高效分解秸秆的菌株。[结果]随着照射时间延长,原生质体再生率下降。原生质体半致死照射剂量约为25 s。原生质体紫外诱变处理后,获得菌株08P217,其各种木质素酶酶活和纤维素酶酶活都远远高于出发菌株,木质素降解率与漆酶酶活呈明显的正相关,与木素过氧化物酶酶活和锰过氧化物酶酶活无相关性。菌株08P217的木质素和纤维素的降解率分别为出发菌株的1.75、1.71倍。[结论]菌株08P217的木质素酶酶活和纤维素酶酶活高于出发菌株,木质素和纤维素的降解能力优于出发菌株,可以作为秸秆开发利用的潜在应用菌株。