玉米秸秆纤维素的磷酸结合碱性过氧化氢分离

传统玉米秸秆纤维素分离工艺中,一般采用硫酸等强酸进行处理,存在酸腐蚀性强及碱消耗量大等问题。基于此,研究以磷酸预处理结合碱性过氧化氢的处理工艺,探究处理过程中玉米秸秆纤维素、半纤维素及木质素质量分数的变化。通过单因素试验优化得到适宜工艺为:磷酸处理温度150℃,处理时间1. 5 h,磷酸质量分数1. 67%,氢氧化钠质量分数1. 0%,过氧化氢质量分数2. 0%,处理温度50℃,处理时间3 h,在此条件下制备的玉米秸秆纤维素得率达89. 02%,半纤维素去除率达93. 25%,木质素去除率达95. 18%,纤维素质量分数达90. 19%,同时在稀磷酸处理过程获得的滤液中能得到高副加值产物木糖、阿拉伯糖以及糠醛,半纤维素的回收率高达93. 81%。通过FTIR、SEM、AFM和XRD等测试分析发现,玉米秸秆经过磷酸处理后能有效去除半纤维素,碱性过氧化氢处理能脱除木质素组分,两步处理过程中秸秆纤维素晶型无变化,但是结晶度显著提高,热稳定性增强。     

沙柳的孔隙结构、微纤丝角和纤维素结晶度研究

【目的】研究不同年轮沙柳(Salix psammophila)材的孔隙结构、微纤丝角和纤维素结晶度,为更合理、有效地利用沙柳资源提供依据。【方法】以取自内蒙古鄂尔多斯沙地的3年生沙柳为研究对象,利用氮气吸附法(NAD)研究不同年轮处沙柳木材的孔隙结构,并用X射线衍射(XRD)测定不同年轮处沙柳木材的微纤丝角和纤维素结晶度。【结果】从髓心到树皮的3个年轮处沙柳木材的比表面积逐渐增大,分别为0.54,0.68和1.81m2/g;孔体积逐渐增大,分别为0.002,0.468和1.560cm3/g,大多数孔隙的直径为2~10nm;而微纤丝角逐渐减小,分别为14.35°,12.17°和10.71°;纤维素结晶度从第1年轮到第3年轮略有增加,分别为48.15%,49.23%和49.58%。【结论】靠近树皮的沙柳材具有较大的比表面积、孔体积、纤维素结晶度和较小的微纤丝角,是制取纤维素材料和生物质能源的较好原材料。     

麦麸纤维素与腐植酸复合保水剂的制备及性能

[目的]研究利用麦麸提取的纤维素与腐植酸共聚制备复合保水剂的方法及其性能,以解决现有保水剂生物难降解,成本高,污染大,再生性能差等问题。[方法]采用碱法从麦麸中提取纤维素,首次与腐植酸、丙烯酸水溶液聚合制备了复合保水剂。用扫描电子显微镜(SEM)、热重分析(TG)分别对树脂的表面形貌、热稳定性进行了表征,考查了NaOH、引发剂、交联剂、麦麸、腐植酸用量对复合保水剂吸水率的影响,并对温度、不同交联剂、再生性能进行了探讨。[结果]麦麸质量0.15g,丙烯酸20ml,交联剂(N,N-亚甲基双丙烯酰胺)的质量是丙烯酸质量的0.03%,引发剂的质量是丙烯酸质量的0.8%,腐植酸0.1g,NaOH浓度80%,温度80℃时,吸水倍率最高,蒸馏水达到了989g/g,对地下水的吸水倍率达到了120.34g/g。对盐水的吸水倍率达到了62.76g/g。[结论]实验方法制备的保水剂再生性能、热稳定性良好,较文献报道的保水剂吸水效果优异,可以在实际生产和生活中推广应用。     

青贮添加剂对稻草青贮品质和有氧稳定性的影响

试验旨在探讨不同添加剂对青贮稻草品质和有氧稳定性的影响。稻草青贮时,分别添加乳酸菌(L)、乳酸菌+糖蜜(LM)、乳酸菌+纤维素酶(LC)和乳酸菌+糖蜜+纤维素酶(LMC),乳酸菌、纤维素酶和糖蜜剂量分别为5×10~5 cfu/g、0.6IU/g、20mg/g,贮存90d后开包检测。综合评定青贮稻草的青贮质量,测定常规营养成分,浸提液的pH值、氨态氮和有机酸的含量并测定稻草的有氧稳定性。试验结果:L组、LM组、LC组和LMC组的总综合评分显著高于对照组(P0.05)。LC、LMC组的酸性洗涤纤维含量显著低于对照组(P0.05),提高了剩余可溶性碳水化合物的含量。与对照组相比,各处理组均提高了乳酸的含量;LC和LMC组显著提高了乳酸的含量(P0.05)。对照组的总有机酸含量显著低于LC和LMC组(P0.05),但是和L、LM组差异不显著(P0.05)。各组的有氧稳定性和有氧损失均无显著差异(P0.05)。结果表明:添加乳酸菌,提高了乳酸的含量和综合评分;在乳酸菌的基础上,添加糖蜜或是与纤维素酶的组合,有利于提升发酵品质。     

改性纤维素的吸附性能及应用研究进展

纤维素作为天然生物基材料来源广泛,纤维素的改性及其在吸附方面的应用一直作为研究的热点。笔者介绍了纤维素基本结构,综述了纤维素化学改性方法以及改性纤维素对水体污染物吸附能力的提高。重点从改性纤维素良好的吸附性、吸附机理以及对水体中金属离子和水体中氮磷的吸附性展开叙述。提出了改性纤维素可应用于土壤当中,以期为土壤改良、作物高产提供全面的科学解释;同时改性纤维素可与肥料相结合,提高肥料利用率减缓因施肥造成的面源污染等问题。     

CeO2添加比例对Fe基催化剂催化纤维素气化制氢的影响

为研究CeO2添加对生物质催化气化制氢特性的影响，该研究采用分级气化系统分析了不同CeO2/Fe2O3比例（Ce∶Fe摩尔比为0∶1、3∶7、5∶5、7∶3、1∶0）双金属催化剂对纤维素水蒸气催化重整制氢气体产物产量、组成以及催化剂的结构演变特性的影响。结果表明，CeO2/Fe2O3催化剂在制氢反应中的催化性能明显优于纯CeO2或Fe2O3催化剂，当Ce∶Fe摩尔比为3∶7时，在800℃下氢气的最大产率为21.63 mmol/g（以纤维素计，下同）；当温度大于等于800℃时，催化剂氧化还原反应后可生成CeFeO3，且CeFeO3的存在对纤维素水蒸气气化过程有促进作用。CeO2的引入提高了催化剂的氧化性能和稳定性，提高了使用寿命。该研究对生物质气化机制的深入理解具有一定的指导意义。     

NaOH协同辐照预处理提高稻草纤维素酶解转化率

为降低预处理成本,提升稻草纤维素的酶解效果,采用NaOH协同⁶⁰Co-γ射线辐照处理稻草,研究其对稻草中纤维素酶解转化率的影响,利用扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)分析协同预处理对稻草微观结构的影响,并通过正交试验对协同预处理条件参数进行优化。结果表明,NaOH协同辐照预处理能显著提高稻草纤维素酶解转化率,优化后的预处理条件为400 kGy辐照剂量的稻草结合2%NaOH溶液,固液比1:15,50℃条件下处理4 h,按照10 FPU·g^-1加入纤维素酶溶液,于50℃、130 r·min^-1条件下气浴恒温振荡,酶解24 h后,其稻草纤维素转化率达到78.54%±1.20%。本研究结果为农业废弃物资源能源化高效利用提供了技术支撑和理论依据。     

羟丙基甲基纤维素高吸水性树脂制备与性能表征

以羟丙基甲基纤维素为骨架材料,丙烯酸为接枝共聚单体,过硫酸铵-亚硫酸氢钠为引发剂,聚乙二醇200二丙烯酸酯为交联剂,在微波辐射的条件下通过接枝聚合反应制备高吸水性树脂,并对高吸水性树脂的吸液倍率、吸液速率、保水性能以及红外光谱、热稳定性、表观形态进行表征。结果表明,羟丙基甲基纤维素与丙烯酸质量比为1/7、中和度为65%、引发剂与丙烯酸质量分数为1%、交联剂与丙烯酸质量分数为0. 4%、反应时间为4. 5 min是较优的制备方法,该条件下制备的羟丙基甲基纤维素高吸水性树脂吸水倍率可达497. 13 g/g,吸盐倍率为61. 70 g/g;35℃条件下,该高吸水性树脂可保水48 h以上;重复使用6次后,该高吸水性树脂仍具有较高的吸液倍率。     

玉米秸秆低温高效降解复合菌系GF-20的菌种组成及降解稳定性

【目的】探索不同温度及pH条件对玉米秸秆低温高效降解复合菌系的玉米秸秆分解稳定性及菌群结构稳定性的影响，完善菌系培养方法，促进其应用开发利用。【方法】以低温高效降解复合菌系GF-20为研究对象，在10℃条件下连续继代培养45代、不同温度和pH条件下连续继代培养15代，分别获得多组不同代数（F）、不同温度（T）和pH（P）条件下的菌系。测定各复合菌系发酵液pH、玉米秸秆降解率及纤维素酶活，评价复合菌系的玉米秸秆分解稳定性；利用PCR-DGGE技术结合主成分分析法对菌群组成结构的稳定性进行研究。【结果】在10℃条件下经连续继代培养40代和在温度4—30℃、pH 6.0—9.0条件下继代培养获得的不同复合菌系发酵液pH均随发酵时间的延长趋近中性；玉米秸秆降解率在27.59%—32.53%，除F40显著高于F5外，其余无显著差异；纤维素酶活性呈高代菌系大于低代菌系，温度4—10℃和pH 6.0—9.0条件下，对复合菌系产酶有促进作用，纤维素酶活为1.34—1.84 IU·mL^-1；复合菌系的纤维素酶在较低的温度和较宽的pH范围内具有良好的温度和pH稳定性，酶促反应温度15—30℃和pH 4.0—9.0内仍保持80%以上的纤维素酶活力；复合菌系F5—F45、T4—T30和P6.0—P9.0的DGGE条带差异不显著，表明菌系的菌种组成稳定；而在偏酸（pH=4、5）和偏碱性（pH=10）条件下继代培养，复合菌系秸秆降解率和纤维素酶活均显著降低，菌种组成发生变化，进而影响性质与功能稳定性。PCR-DGGE共检测到18个条带，其中关键菌株分别为Bacillus licheniformis、Azonexus hydrophilusd、Azospira oryzae、Arobacter cloacae、Cellvibrio mixtus、Bacillus tequilensis、Clostridium populeti subsp. Mixtus和Clostridium xylanolyticum。【结论】复合菌系GF-20在温度4—30℃、pH 6.0—9.0条件下经过多代继代培养，仍然保持了较高的玉米秸秆分解活性和菌种组成稳定性，具有良好的应用前景。     

多酚羧酸合成功能高分子材料研究(Ⅱ)——没食子酰化改性纤维素合成及其功能特性试验

以没食子酰基为功能基团,以改性纤维素为骨架合成功能高分子材料没食子酰化改性纤维素(没食子酰基-1,6-己二亚胺基-羟丙基-纤维素,CG):先将纤维素与环氧氯丙烷反应,然后依次接上己二胺桥链和三乙酰基没食子酰基,最后将没食子酰基脱去乙酰基得到目标产物。功能试验表明,1g产物能结合明胶49.5mg,并可再生使用。1g产物络合金属离子的能力:Fe3 53.4mg,Cu2 38.7mg,Hg2 46.5mg,Mn2 6.8mg,Zn2 27.9mg,Pb2 57.2mg。产物在稀酸、稀碱、稀醇和热水中具有稳定性。