Effects of Microwave Pretreatment on Liquefaction in the Preparation of Biomass Polyurethane

为提高液化效率,以水为介质,将麦秆纤维在不同的微波条件下进行预处理,研究微波处理对液化效率的影响,利用FT-IR、SEM、XRD等仪器分析方法对微波处理前后的麦秆化学结构、纤维形貌和聚集态结构等进行对比分析,研究了微波加速液化反应的机理.结果表明:其他备件相同时,微波预处理3 min可将液化反应时间由未处理时的60min降低至处理后的40 min,效果明显;研究发现微波预处理不会改变液化反应的历程.但适当的微波作用使麦秆纤维的结晶度由未处理前的46.35％下降到30.7％,麦秆纤维表面变得疏松,可及度变大,因此反应活性增强.     

蒸汽爆破-乙醇蒸煮两步法预处理对麦秆结构的影响

对麦秆采用先蒸汽爆破后乙醇蒸煮的两步法进行预处理,研究预处理对麦秆组分及结构变化的影响。蒸汽爆破过程实验条件选取200 g绝干麦秆,压力1.75 MPa和时间3.5 min。乙醇预处理过程选取80 g蒸汽爆破麦秆(绝干),55%乙醇,两者固液比1∶5(g∶mL),温度170℃、时间30 min。通过高效液相色谱法测定,预处理最终产物组分中半纤维素降低89%左右,木质素降低35%左右。采用红外光谱、纤维形态分布分析及SEM分析对预处理过程中麦秆结构变化情况进行研究,结果表明:蒸汽爆破过程破坏了半纤维素酯键连接且半纤维素降解非常明显,但对纤维素链结构影响和降解作用相对较低;麦秆经过蒸汽爆破预处理后,纤维平均长度明显降低,而平均宽度却显著增加;再经乙醇预处理后纤维平均长度基本保持不变,但平均宽度降低;经两步预处理后麦秆纤维的天然物理结构由紧密到蓬松,纤维束呈松散状态且纤维表面基本无碎片附着物,利于后续加工利用。     

预热处理对麦秆纤维板性能的影响

研究了麦秆在不同预热处理条件下，其纤维化学性质以及制得的中密度纤维板的性能，同时结合施胶量对不同预热处理麦秆纤维板性能的影响，探讨了在麦秆纤维/脲醛树脂胶中密度纤维板生产中施胶量对板性能影响的重要性。结果表明，采用预热温度为160℃左右、预热时间5～7min的处理条件获得的麦秆纤维在16%左右的施胶量时，可获得满足GB/T 11718-1999标准的麦秆纤维/脲醛树脂胶中密度纤维板。     

预处理对松木屑液化效率及产物化学组分的影响研究

以松木屑为原料,甲醇-水混合溶剂为液化剂,考察了不同溶液预处理对木屑表面结构以及对液化转化率的影响,同时研究了反应温度、液化时间对木屑液化效果的影响。结果表明,不同预处理方法均改变了木屑结构,其中经氢氧化钠预处理过的木屑结构破坏最大,有利于增强液化反应活性;以氢氧化钠溶液预处理木屑时,反应温度为320℃、液化时间为10 min时液化较合适,转化率达92.4%。GC-MS分析结果表明液化产物主要含有醇、醛、酮、酸、酯、酚类物质,不同的预处理对它们的含量有很大影响,未预处理过的木屑液化产物质量分数最多的是醛类物质,达到40.588%,氢氧化钠预处理和尿素预处理最多的分别是酮类和酸类物质,分别为30.878%、25.311%,而氢氧化钠与尿素共预处理木屑的液化产物中则酚类物质最多,为38.478%。     

微波强化碱预处理对二次纤维结构及其氰乙基化反应的影响

研究了微波强化碱预处理对二次纤维(SF)化学结构、超分子结构、物理特性的影响,并通过与丙烯腈反应分析微波强化对二次纤维氰乙基化反应性能的影响,初步探讨了微波强化作用机理。结果表明,微波强化碱预处理二次纤维(WASF)的化学组分和晶型没有发生改变,但纤维素分子中的氢键受到部分破坏,结晶度下降,纤维变得疏松,表面和内部结构受到一定的损伤,保水值和可及度增大,反应活性提高。与碱预处理相比,微波强化碱预处理显著提高了二次纤维的氰乙基化反应性能,在同一辐射功率下,延长微波强化时间有利于氰乙基化反应,微波强化碱预处理氰乙基化二次纤维的含氮率由10.85%提高至17.80%。     

蒸汽爆破与碱法协同预处理对小麦秸秆结构及酶解的影响

以小麦秸秆为原料,采用蒸汽爆破预处理(SP)、碱法预处理(AP)以及两者协同预处理的方式分别进行预处理,通过扫描电镜(SEM)和傅里叶红外光谱(FT-IR)等方法,分析了预处理前后麦秆形态和化学成分的变化规律,研究了碱处理与蒸汽爆破的不同组合对麦秆成分及后续酶解的影响。研究表明:相比先碱法后蒸汽爆破预处理(ASP),先蒸汽爆破后碱法预处理(SAP)的麦秆中纤维素质量分数高达88.15%,半纤维素和木质素质量分数分别减少到5.55%和4.13%。SEM和FT-IR分析结果及低底物浓度酶解结果表明,与其他预处理方法相比,SAP对麦秆的物理结构破坏程度更大,对木质素的去除效果更显著,纤维素的酶解转化率也明显优于其他预处理样品。以分批补料的手段对各预处理后麦秆进行高底物浓度酶解,SAP样品在底物质量浓度高达180 g/L时,酶解120 h,纤维素转化率可达80.53%。蒸汽爆破与碱处理的不同组合方式对麦秆的预处理效果不同,SAP的方法能极大的提高麦秆的酶解效率。     

基于微波液化的木质纤维素组分分离和转化——纤维素组分的理化和酶解性质

【目的】将微波加热与甘油利用相结合的综合炼制工艺用于木质纤维素生物质预处理,探索其在燃料乙醇制备中的可行性,为实现经济可行、经济有效的木质纤维素生物质酶解预处理技术和生物燃料生产提供基础信息。【方法】以银腺杨、日本落叶松、刚竹和柳枝稷为试验材料,采用微波液化法对其进行液化处理,将液化产物分为纤维素、半纤维素和木质素组分,并对纤维素纤维组分进行综合表征。【结果】化学分析结果表明,纤维素纤维具有较高的葡聚糖含量;红外光谱显示,木质素和半纤维素的信号逐渐减弱,说明半纤维素和木质素经液化处理后有效脱除;XRD分析结果表明,纤维素纤维结晶度高、表面积大。【结论】相比原木质纤维素生物质,银腺杨、日本落叶松、刚竹和柳枝稷4种原材料纤维素纤维的酶解糖化效率均有不同程度提升(最高酶解转化率可达70%),液化固体产物--纤维素纤维在制备燃料乙醇中具有广阔的潜力和前景。     

不同吸波介质下微波预处理废纸纤维产氢的研究及机理探讨

采用微波预处理技术,探讨在H2SO4、HCl、H2O、NaOH、NH3·H2O5种吸波介质中纤维素化学成分、结构的不同变化,及对后续厌氧发酵产氢的影响.结果表明:经微波处理后的废纸,其纤维水解率、产氢量均高于未处理底物;利用微波-H2O处理产氢率最高,达44.6mL氢气(以挥发性固体含量计算),而未处理对照组每克纤维只...     

微波预处理对杨木活性染料染色效果的影响

以杨木为研究对象,采用单一因素法研究了杨木初含水率,微波辐射时间及微波辐射功率对杨木活性染料染色效果的影响规律,获得较优的杨木微波预处理工艺。结果表明:(1)微波预处理可以破坏木材内部微观结构,改善木材渗透性;(2)随着杨木初含水率的升高,上染率逐渐下降。当初含水率为25%时,其上染率和固色率分别为39.44%和38.31%;(3)随着微波辐射时间的延长,上染率和固色率均呈上升趋势,当辐射时间为90 s时,与未处理木材相比上染率可提高21.15%,固色率可提高21.44%;(4)随着微波辐射功率的增大,染色效果也更佳;当辐射功率为18 k W时,与未处理木材相比上染率可提高21.38%,固色率可提高21.59%。     

漆酶预处理前后蔗渣半纤维素的提取及性质研究

以蔗渣为原料,经漆酶预处理后通过微波辅助碱法提取半纤维素,研究了漆酶预处理对蔗渣半纤维素提取效果的影响,并采用扫描电子显微镜、比表面积及孔径分析仪和凝胶渗透色谱仪等对漆酶预处理前后的蔗渣形貌、孔隙特征和半纤维素相对分子质量等进行表征。结果表明:蔗渣经160 U/g漆酶预处理后的蔗渣表面有片状结构生成,与未处理样相比,总孔体积和比表面积明显增加,分别提高了26.7%和90.5%,且局部有孔洞出现。预处理后的蔗渣50 g(绝干)在氢氧化钠质量分数8%、两者固液比1∶20(g∶mL)、微波功率800 W、提取时间50 min、提取温度90℃的微波辅助碱法提取条件下,蔗渣半纤维素产率高达89.0%。     

农作物秸秆加压液化制备乙酰丙酸乙酯及其分离初探

分别选取小麦、玉米和水稻等3种农作物的秸秆为原料,乙醇为溶剂,98%浓硫酸为催化剂,在反应压力2.25 MPa,反应温度200℃,催化剂用量5%,反应时间60 min和固液比1∶15(质量比)的条件下,进行加压液化的初步研究,对液化产物进行分析,并分离得到液化产物中的乙酰丙酸乙酯(EL)。结果显示:同等液化条件下,所选原料中小麦秸秆的液化效果最好;FT-IR、TG-DTG和SEM分析表明液化过程中小麦秸秆组分的结构发生改变和降解,液化产物的主要组分为EL,在水相的乙酸乙酯萃取液中EL的GC含量为52.61%;在蒸馏分离的过程中,EL的纯度可达92.71%,回收率达89.93%。     

Acetic acid pulping of wheat straw under atmospheric pressure

Atmospheric acetic acid pulping of wheat straw was carried out. Pulping conditions and their effects on pulp properties were investigated in detail, and a comparison between acetic acid (AcOH) pulp and soda-anthraquinone (AQ) pulps of wheat straw was made of the chemical composition, strength, and fiber morphology of the pulps. Wheat straw was successfully pulped and fractionated into pulp (cellulose), acetic acid lignin, and sugars (monosaccharides from hemicellulose), making it easy to utilize them. It was found that among the pulping conditions the dosage of H₂SO₄ as catalyst was the most notable, and the extent and rate of delignification could be controlled by varying the amount of the catalyst. The results also showed that acetic acid pulp was quite different from soda-AQ pulp. About 70% of the ash or 90% of the silica in wheat straw were kept in AcOH pulp. The ash might function as filler and be beneficial to the printability of paper. It was known that many epidermal cells existed in AcOH pulp in bundles or in single cells. These ash-rich nonfiber cells seemed to hinder the bonding between fibers. AcOH pulp had lower strength than soda-AQ pulp, which might result mainly from the chemical damage of fibers caused by acid, not from the depolymerization of cellulose.Part of this paper was presented at the 65th Pulp and Paper Research Conference of Japan TAPPI, Tokyo, June 1998     

木聚糖酶处理对麦草化学组成及其纸浆纤维长度的影响

研究了木聚糖酶预处理对麦草的化学组成及其化学浆纤维长度的影响。结果表明,木聚糖酶酶处理后原料的热水抽出物和1%NaOH抽出物含量增加,乙醇-苯酚(苯-醇)抽出物含量有所降低,酶处理对原料中酸不溶木质素含量影响很小,但聚戊糖含量降低。延长酶处理时间,对酶处理最终结果影响不大。酶处理后的稀碱抽提可以有效地降低原料中的木质素和聚戊糖含量。与对照样品相比,酶处理后麦草化学浆的纤维长度有所增加。上述结果从理论上解释了酶法制浆过程中出现的一些现象。     

酸催化的蒸汽爆破预处理强度对麦草酶水解影响的研究

以蒸汽爆破法对0.5 %的稀硫酸浸渍的麦草进行预处理,研究了不同处理强度对麦草浆得率、半纤维素回收率、纤维素回收率、纤维素酶水解得率产生的影响.实验结果表明,在蒸汽爆破预处理过程中,麦草纤维组分发生分离.随着处理强度的提高,粗浆得率降低,细浆得率上升,纤维素的降解程度和半纤维素的去除程度提高,酶水解得率相应提高.在处理强度为4.14的预处理条件下,半纤维素的水解程度最大,而细浆得率和纤维素的酶解得率最高,分别为62.0 %和73.4 %;最佳的处理强度为3.55,此条件下,汽爆麦草原料细浆中的葡萄糖得率和滤出液中总糖的得率最高,分别为20.0 %和13.0%.     

热磨条件对麦秸中密度纤维板性能的影响

在不同的热磨条件下(蒸汽压力为0.4、0.6、0.8、1.0MPa,磨盘转数为2 500r/min和3 000r/min),将麦秸原料分离成纤维,并试制了相应的麦秸中密度纤维板,对比分析了不同的热磨条件对麦秸中密度纤维板的内结合强度、弯曲性能、吸水性能、表面硬度和边部握螺钉力的影响。结果表明,不同的热磨条件下分离得到的麦秸纤维形态存在差异,纤维的强度和形态对麦秸中密度纤维板的物理力学性能影响较大。当蒸汽压力为0.8MPa,磨盘转数为3 000r/min,麦秸中密度纤维板的各项性能得刮改善。     

不同引发剂麦秆纤维化学接枝的表征

采用化学接枝的方法对麦秆纤维进行了改性研究，并对改性前后的麦秆纤维进行了红外光谱分析。结果表明，采用ＫＭｎＯ４、臭氧、臭氧－Ｆｅ＋２作为引发剂，均可以得到不同程度的麦秆纤维接枝产物；用臭氧－Ｆｅ＋２引发体系进行麦秆纤维丙烯酸接枝，在１７３０ｃｍ－１附近得到的－ＣＯＯＨ特征峰吸收强度要大于以ＫＭｎＯ４为引发体系所得到的特征峰吸收强度。     

木聚糖酶预处理对麦草化学机械浆可漂性及白度的改善

探讨了以玉米芯片为碳源制备木聚糖酶及麦草化学机械浆经该木聚糖酶预处理后可漂性和白度的改善效果。结果表明，直接以玉米芯为底物、里氏木霉为菌种产酶效果较好，当底物浓度为18g/L时，木聚糖酶活力可达38．34IU／mL。木聚糖酶预处理有利于改善麦草化机浆的可漂性，促进其过氧化氢漂白，有提高漂白浆白度，降低漂剂消耗。研究表明，当经单段H2O2漂至相同白度时，木聚糖酶预处理后可节约50％的H2O2用量。若麦草CMP酶处理后采用高浓度两段过氧化氢漂白，即XP3P3漂序（H2O2总量为6％0时，白度可达60％（ISO）以上。