纤维素基水油分离材料的研究现状

随着全球经济的快速发展,大量油性废水从人们的日常生活和工业中被排放出来,泄油事件也频繁发生,已造成严重的环境问题,因此油水分离材料的研究受到越来越多的关注。纤维素具有很好的生物降解性、生物相容性和力学性能,将纤维素纳米纤维、纤维素纳米晶、微晶纤维素等不同形态的纤维素通过功能化修饰后可以制备出具有优异水油分离效果的纤维素气凝胶、水油分离膜或改性纤维素滤纸;而直接对木材或棉纤维进行脱木素处理也可以得到高吸油性的水油分离材料。纤维素基水油分离材料不仅疏水性好且吸油倍率高,还具有可循环使用以及无二次污染等诸多优点。笔者介绍了近年来以天然生物质中的纤维素为基材构建各类水油分离材料的研究现状,并对不同类型水油分离材料的吸油疏水特性进行阐述,还对制备工艺过程中存在的问题以及未来的研究发展方向进行了展望。以天然纤维素为基体材料制备绿色环保功能型水油分离材料对于可持续发展具有重要的意义,而探索出更加绿色环保、制备工艺简单、低成本,且加工剩余物对环境不会造成二次污染的制备方法,并提高纤维素基水油分离材料的机械性能和重复使用性等是今后研究的重点。     

基于X-ray CT的载荷作用下木材内部形变研究

  目的  木材是重要的室内装饰和建筑用工程材料,具有易加工,强重比高等优点。作为生物质多孔材料,载荷作用下木材内部结构易发生变化,进而对其力学性能产生重要影响。研究载荷作用下木材内部结构变形可为理解其力学行为提供基础理论支撑。  方法  为探索压缩载荷作用下木材内部空间结构的演变规律,使用微型加载设备对实体木材（花旗松）和胶合材（杨木）试件进行横纹压缩,实时记录加压头位移和加载压力,加载过程中使用X射线断层扫描仪周期性扫描试件,对扫描结构进行三维重建,实现试件内部空间结构可视化,结合力学性能和内部空间结构演变解析实体木材和胶合材力学失效机制。  结果  实体木材在受载时,早材部分密度快速增加,载荷达到25.26 MPa时,晚材部分密度开始增加。早材管胞压溃是木材内部结构变化的主要原因,压溃路径与生长轮平行;晚材结构改变主要体现为树脂道压缩变形和木射线压裂。胶合材在受载时,局部形变集中是杨木内部结构变形的主要原因,尤其是大孔径导管极易压溃;另外,胶黏剂能够明显增加胶层区域杨木刚度,提高导管结构的稳定性。  结论  本研究解析了横纹载荷作用下实体木材和胶合材内部空间结构的演变规律,为优化木材加工工艺和指导木材的科学利用提供了理论基础。新型三维动态检测技术为解析木材力学行为的发生机制提供了新的思路。      

构树次生韧皮部细胞组成与形态的季节性变化

采用光学显微切片技术和组织解离的方法,得出构树次生韧皮部解剖构造特征,确定主要细胞尺寸并总结其季节变化规律。结果表明,构树的次生韧皮部由纤维细胞、薄壁细胞、筛管、乳汁管和韧皮射线等细胞类型组成。在一个生长界限内韧皮部细胞排列不规整,顺序为:乳汁管-韧皮薄壁细胞-筛管-韧皮纤维-筛管-韧皮薄壁细胞-乳汁管。整个韧皮部中,具输导功能的区域比例较小,具有明显的季节规律。筛管长度平均值为245.3~281.6μm,随生长季先减小后增大;筛管直径平均值42.8~67.2μm,生长季内呈先减小后增大的规律,3-9月直径逐渐增加至最大,11月略有降低。韧皮纤维量大,细胞壁厚,形似木质部胶质木纤维。纤维长度平均值6377.9~7889.3μm,3-11月中,呈先减小再增大后减小的模式,3月和7月达到最大值,5月最小;纤维宽度平均值13.91~19.54μm,在整个生长季中,呈先增大后减小的趋势,9月直径最大,3月最小。韧皮部包括大量晶体,多存在于薄壁细胞中,并且具有季节规律。乳汁管平均数量14~28个,呈现季节差异,为揭示构树皮发育及其高效利用提供理论依据。     

樟子松木材组织染色研究

【目的】拓展木材显微切片的染色方法。【方法】比较研究了番红(Safranine O)、固绿(Fast Green FCF)和阿利新蓝(Alcian Blue 8GX)三种染料对樟子松木材切片的染色效果。【结果】单一染料染色时,番红对木质化程度高的厚壁细胞上色效果较好,阿利新蓝对木质化程度低的薄壁细胞上染较好,固绿介于两者之间。两种染料复染时,番红-固绿无法实现不同细胞的区分,仅呈现番红的颜色;而番红-阿利新蓝可以区分厚壁和薄壁细胞,厚壁细胞(管胞和射线管胞)呈红色,薄壁细胞(射线薄壁细胞和泌脂细胞)呈蓝绿色。进一步通过冰乙酸为复染提供一个酸性环境,改进了番红阿利新蓝双染方法。当冰乙酸含量为13%~17%时,能达到理想的染色效果,能够更加清晰地区分厚壁和薄壁细胞。分别将番红、固绿和新蓝用于已解离的管胞染色,新蓝对管胞的染色效果最好,番红染色效果比新蓝略差,固绿染色效果远低于新蓝和番红。【结论】番红对木质化程度高的厚壁管胞染色效果最好;新蓝对木质化程度低的薄壁细胞染色效果最好。改进后的番红-新蓝双染能清楚地区分木材中的厚壁和薄壁细胞。木材细胞对不同种类染料的响应各异,同时也受染色介质影响。研究结果为木材切片细胞识别提供简单高效的新方法。