“木质素优先”策略下林木生物质组分催化分离与转化研究进展

化石资源的过度消耗及其产生的环境污染问题驱动了生物质资源各组分转化为燃料、化学品及材料的发展。传统的生物精炼产业聚焦于碳水化合物的分离、纯化、转化与利用,木质素通常作为副产物,仅有少量转化为低附加值产品。木质素的高值化利用不仅可以为下游工业提供可再生的芳香类碳氢资源,同时可大幅提升当前生物精炼产业链的经济效益。近年来,一种基于"木质素优先"策略,即生物质原料在直接催化处理下优先完成木质素组分降解转化为单分子苯酚化合物,同时保留碳水化合物不参与反应,成为生物质组分分离、抗降解屏障破除及各组分高值化利用的新方案。介绍了国内外课题组在该领域取得的一些研究进展,并从苯酚单体产率、选择性、木质素脱除率及碳水化合物保留率等主要参数入手,详细讨论了催化剂、溶剂及生物质原料等对"木质素优先"策略的影响。同时对该策略存在的问题及解决方案进行了分析,展望了未来的发展方向,以期为木质生物质的高效转化利用提供依据和参考。     

以“化工原理”课程竞赛促进学生创新能力培养——北京林业大学参加北京地区高校“化工原理”课程竞赛启示

介绍了北京林业大学参加2016年"东方仿真"杯北京地区普通高校"化工原理"课程竞赛情况,分析了化工类专业学生在"化工原理"课程的学习中存在的问题,总结了此次竞赛对相关专业学生团队合作精神、创新能力培养的作用,拓宽了教学视野,提高了教学水平和创新意识,推动了"化工原理"课程教学改革的实施。同时,激发了相关专业学生对"化工原理"课程的学习兴趣,使我校林产化工专业发展成为全国具有一定影响力的特色专业。     

基于国际视野的林产化工专业本科人才培养改革探索——以北京林业大学为例

党的十八大以来,林业建设与发展得到了高度重视,成为国家低碳发展战略的重要组成部分。北京林业大学的林产化工专业以森林资源的高效和可持续利用为主旨,重在培养复合应用型林产化工人才。然而,当前培养的本科林业工程技术人才仍未能切实满足社会在知识能力、综合素质、团队合作等方面对人才的需求。因此,本文在总结国外高等院校人才培养目标、课程体系设置以及人才培养模式的基础上,以北京林业大学为例,分析了林产化工专业人才培养中存在的专业认同感不强、实践体系不够完善、教学模式较为单一等问题,提出了基于国际视野构建林产化工专业人才培养的创新模式。通过优化课程设置、强化工程意识,拓宽知识范围、提升人文素养,深化校际交流、加强国际合作等途径,将行业发展、专业教育和创新创业教育有机融合,有助于提高林产化工专业人才培养的国际竞争力。     

金属钼催化云杉制备松柏醇醚及全组分利用

木质纤维由纤维素、半纤维素和木质素组成,是地球上最丰富的可再生碳氢资源。作为生物质的主要组分之一,木质素是唯一一种可再生的芳香化合物原料。木质素通过降解转化为苯酚单体化合物是实现木质素高值化的应用基础。笔者利用具有纳米尺度的MoOx/SBA-15催化剂开展了云杉木质纤维的还原催化分离研究,实现了木质素组分优先降解为松柏醇醚的过程。结果表明:云杉在甲醇体系中催化还原降解反应的最佳条件为温度240℃、反应时间2 h、常压氮气氛围、甲醇作为溶剂及氢供体。在最佳条件下,木质素经过降解转化为高附加值的松柏醇甲醚,基于木质素质量计算的转化率可达13.5%,该产物可通过简单的硅胶柱层析法实现分离纯化。反应后的固体残渣中,纤维素和半纤维素组分保留率分别达到98%和92%,可分别通过酶催化及酸催化高效转化为葡萄糖和木糖。由此可知,以MoOx/SBA-15作为催化剂不仅可以有效地将木质素催化降解为易于进一步功能化的不饱和单体产物松柏醇甲醚,还可以实现生物质组分分离,得到容易酶解的碳水化合物组分,从而有利于实现生物质的全组分利用。