微波辐射法竹浆纤维素的中性TEMPO氧化及表征

采用微波辐射法和中性2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧化物(TEMPO)自由基氧化工艺来预处理竹浆纤维素,之后用超声波机械处理制备微纤化纤维素。实验结果表明,在60℃下,TEMPO用量为0.15 mmol/g(以绝干浆计,下同),Na Cl O2用量为10 mmol/g,Na Cl O用量为1 mmol/g,微波氧化2 h,其羧基含量最高到达0.729 mmol/g,氧化效果最佳,超声波处理后微纤化纤维素得率高达85.7%。FT-IR分析表明纤维素氧化后引入羧基官能团;XRD结果揭示纤维素氧化反应只发生在纤维素的无定型区或结晶区表面;纤维素氧化前后的聚合度(Dp)结果表明相对于碱性氧化,微波辐射和中性TEMPO氧化对纤维的降解程度低,从而有效地保持了纤维素原本的长度。     

碱性亚硫酸盐预处理对桉木酶解糖化的影响

为提高按木原料的酶解糖化效果,采用碱性亚硫酸盐对桉木原料进行预处理,并对预处理所得样品进行纤维素酶酶解糖化.通过测定酶解液中的葡萄糖、木糖得率,探讨预处理条件对产糖得率的影响.结果表明:随着蒸煮温度的升高,NaOH用量的增大,桉木酶解液中木糖、葡萄糖得率明显增大;随着Na2SO3用量的增大,保温时间的延长,酶解液中木糖、葡萄糖得率先增大后减小.最佳预处理条件为:蒸煮最高温度170℃,保温时间3h,NaOH用量3％,Na2SO3用量10％.此时,酶解木糖、葡萄糖得率分别可达15.37％和60.79％,比未经处理的1.73％和12.33％提高了7.88倍和3.93倍.     

麦草水溶性和碱溶性半纤维素的分离与表征

采用水溶解和碱溶解法分离麦草半纤维素,并利用傅立叶红外光谱(FT-IR)、凝胶渗透色谱(GPC)、离子色谱、热重分析(TG/DTG)和核磁共振(NMR)研究了两种麦草半纤维素制备物的分子结构特征。结果表明:两种半纤维素制备物主要由阿拉伯糖木聚糖组成,此外还含有葡萄糖、半乳糖及葡萄糖醛酸和半乳糖醛酸,具有草类原料中典型的半纤维素结构。两种半纤维素制备物在20℃/min的升温速率下主要热失重区间都为200~330℃,其最大的热失重速率分别发生在282和313℃,碱溶性制备物的热稳定性比水溶性制备物略高。水溶性半纤维素是半纤维素中侧链取代度高、相对分子质量低与纤维素结合不紧密的部分,碱溶性半纤维素则刚好相反。     

制浆黑液固形物与工业木质素热解液化产物分析

采用管式炉研究了纯化后的工业碱木质素和制浆黑液固形物在不同温度下的热解产物分布规律.借助热解-色谱-质谱(Py-GC-MS)联用、元素分析仪、ICP等离子发射光谱等分析了热解液相产物(热解油)和固体残余物的主要组成.研究表明,在600℃下热解,纯化后的工业碱木质素和黑液固形物热解油产率最高,且工业木质素热解油产率明显高于黑液固形物.热解油的产物非常复杂,纯化后的工业碱木质素和黑液固形物的热解油化学组成有较大的差异.纯化后的工业碱木质素热解油主要由各种低相对分子质量(Mr)的酚类、酮类、有机酸等物质组成,这些物质的相对含量明显高于黑液固形物热解产物中的含量,其中不含有黑液固形物的热解产物中相对含量较高的左旋葡萄糖,却出现了可能因热解缩合而形成的联苯结构.说明在黑液固形物热解液化前,对试样进行适当前处理,可在很大程度上调控其热解产物的组成.     

工业碱木素热裂解特性研究

用热重分析法和热解色谱质谱联用技术(Py-GC-MS)对工业碱木素热解行为进行了初步研究，分析了工业碱木素在不同升温速率下的热分解特性。结果表明，工业碱木素的热解过程主要分为4个阶段，在200℃以下的低温区和300～500℃的中温区各有1个强烈失重峰。工业碱木素热裂解产物非常复杂，Py-GC-MS分析表明，在300℃下的热解产物中，以源于工业碱木素的聚糖热解产物为主，含有一定量的低分子木素热解构产物；在450℃下的热解产物中，以木素大分子的热解构产物为主，例如各种酚类化合物、愈创木基丙酮等酮类化合物及源于木素-碳水化合物复合体的阿魏酸等化合物。      

有机改性硅藻土对聚乙酸乙烯酯乳液吸附性能及其动力学的研究

以木质素阳离子表面活性剂为改性剂制备有机改性硅藻土,并研究其对溶解和胶体性物质(DCS)模型物聚乙酸乙烯酯(PVAc)的吸附效果。主要探讨了PVAc质量浓度、吸附时间、吸附温度对吸附效果的影响,并在此基础上进一步推算得到了吸附过程的动力学和热力学参数:动力学模型相关系数R2均高于0.99;热力学参数ΔS=-61.39 J/mol,ΔH=-12.03 KJ/mol。实验发现,有机改性硅藻土对PVAc有良好的吸附效果,符合Langmuir吸附模型,升高温度可以增强PVAc在有机硅藻土上的吸附性能,对吸附过程的进行有促进作用;该吸附过程符合伪二阶动力学模型,属于物理吸附过程。     

超低酸性环境中Ru/C催化纤维二糖一步法制备山梨醇的研究

以Ru/C为催化剂,在超低酸环境和氢气气氛下,将纤维二糖一步转化制备山梨醇.考察了反应温度、反应时间以及催化剂用量对山梨醇产率的影响.实验结果表明,在0.05％H3PO4环境,Ru/C催化剂用量15％,转速为600 r/min,反应温度为458 K以及3 MPa氢气条件下反应1h,产物山梨醇的产率最高,可达到87.1％.同时,催化剂重复利用研究表明Ru/C是一种较理想的氢化反应催化剂,可重复利用且催化效率较高.     

醇水体系下尾巨桉抽出物的热解特性研究

采用回转式密封炉在醇水体系下,分别采用水及乙醇-水混合液(醇水体积比1∶4、1∶2、1∶1)4种溶剂对桉木片进行抽提预处理,制得4种不同的抽提物.通过元素分析、溶出物微粒子粒径分析对其进行了基本溶出规律的研究,抽提液中所含的糖类化合物通过HPLC测定,设计TG与Py-GC/MS实验,对不同方式获得的抽出物进行了热分析,对其受热分解特性以及产物的分布进行了考查.结果发现,醇水体系中不同乙醇浓度下抽提液中糖类化合物的GC含量类似,并且抽提物总量也相近;元素分析的结果表明不同浓度醇水抽提物的化学元素含量并没有明显的差异,而与水抽提物相比存在较大的区别,醇水抽提物相对于水抽提物具有较高的C含量及较低的O含量;不同乙醇浓度抽提物溶液之间的微粒子直径也不存在较大的差异,而与水抽提溶液中微粒子的尺寸差别明显.由此推断醇水溶剂中乙醇和水对尾巨桉木片的抽提作用是相对独立的.对于抽提物的热分析表明,不同体系下抽提物所表现出的热解特性存在较大差异,而醇水体系下3种抽提物的热解特性类似;水抽提物(WE)的热解产物主要是酮类、酚类和酸类;醇水抽提物(EWE)的热解产物主要是呋喃、糠醛(醇)、酚类和酮类.     

基于热重红外的硫酸盐法黑液热解特性分析

为了深入地探讨黑液热解的反应机理以及黑液热解过程中产物的释放规律,采用热重-红外联用(TG-FT-IR)技术对竹子和桉木混合硫酸盐法制浆黑液固形物(BLS)的热裂解过程进行了研究。TG-FT-IR结果显示,BLS热解产物的释放主要集中在500~2 000 s,热解产物主要是CO2、CH4、H2O、CO、醇酚类化合物和醛酮类化合物。BLS的整个热解过程可分为3个阶段,第1阶段的失重主要是原料中结合水的挥发引起的,此阶段的最大失重速率出现在105℃;第2失重阶段主要发生在173~518℃,失重率约为25.19%,主要产物是CO2、CH4、H2O、醇酚类化合物、醛酮类化合物以及少量的CO,此阶段CO2的生成量最大;第3阶段主要发生在722~1 000℃,失重率接近39.05%,产物主要是CO,其它小分子产物的产率都很低。     

玉米芯水解残渣木质素的热解特性实验

采用改进的酶解/温和酸解木质素(EMAL)法，从玉米芯水解残渣中提取出残渣木质素。借助热重分析仪对残渣木质素的热解过程进行了分析, 结果表明，残渣木质素的热裂解主要发生在200～500℃，在270℃和400℃出现2个明显的热解峰；残渣木质素在主要热解区间遵循二级反应模型。借助傅里叶红外变换仪对残渣木质素的主要官能团进行了研究，结果表明木质素的主要官能团在分离过程中未被破坏。残渣木质素及其热解焦炭的扫描电镜结果表明，木质素分子为多边形贝壳状结构，热解过程中发生了脆性和塑性变形，且随着热解终温的升高，热解焦表面形态趋于有序化。