磁性木质素制备及其对染料的吸附性能

纳米材料粒径小、比表面积大、表面能高,具有良好的吸附特性。以磁性纳米颗粒合成的材料作为吸附材料时,不仅表现出高吸附容量,且易于回收和循环使用。本研究以沉淀法合成的超顺磁性Fe_3O_4纳米颗粒为负载物质,以黑液木质素为载体,采用原位吸附法和氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)交联法分别制备磁性木质素Fe_3O_4@木质素和Fe_3O_4@APTES@木质素。采用红外线光谱仪、X射线衍射仪、透射电子显微镜、扫描电镜和振动样品磁强计对磁性木质素进行分析表征,并考察这些磁性木质素对染料(亚甲基蓝、刚果红和甲基橙)的吸附性能。结果显示:通过原位吸附法和交联法均能使木质素负载在Fe_3O_4外层,形成的Fe_3O_4@木质素和Fe_3O_4@APTES@木质素具有核壳结构,饱和磁强度分别为51和22 emu/g,负载前后Fe_3O_4的晶型结构和木质素的分子结构均不受影响。与黑液木质素、Fe_3O_4@木质素相比,利用交联法得到的Fe_3O_4@APTES@木质素对染料吸附性能最好,在颗粒添加量1.5 g/L,吸附温度298 K,初始染料质量浓度100 mg/L条件下,亚甲基蓝、刚果红和甲基橙的最大吸附量分别达到140.2,181.4和71.2 mg/g,吸附后磁性木质素在外磁场作用下能够从体系中分离出来,回收过程简便。     

不同预处理对毛竹木质素抗氧化性的影响

采用核磁共振技术(2D-HSQC NMR和定量~(31)P NMR)分析毛竹木质素经稀硫酸法和硫酸盐法预处理后官能团含量和结构单元类型比例变化,并对预处理前后木质素抗氧化性能(1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)和超氧阴离子自由基清除能力)进行评价。核磁共振分析结果表明,毛竹木质素(MWLr)经稀硫酸法和硫酸盐法预处理(MWLa和KL),紫丁香基单元摩尔含量比例从50.6%提高至68.8%和72.2%,相连接的麦黄酮结构发生降解,脂肪族羟基、酚羟基和羧基质量分数均增加。抗氧化性结果表明,MWLr,MWLa和KL对DPPH自由基最大清除能力为79.59%,75.57%和77.69%,对超氧阴离子自由基最大清除能力为81.15%,47.27%和74.53%。稀酸和硫酸盐法预处理降低毛竹原本木质素抗氧化能力可能是由于木质素结构中麦黄酮被降解和紫丁香基结构质量分数比例增加导致。     

徐州出土汉代棺木用材树种鉴定及其化学性质

木材是人类日常生活的常见材料,也是从古至今人类文明与民族文化的重要载体。伴随着考古发掘工作的进行,来自不同地区、不同朝代的大量木质文物出土并需要持续保护,因此掌握出土木质文物所用的木材树种情况,并研究其化学组分的降解状态,可为制定合理的木质文物修复和保护方案提供科学依据。通过对徐州万达汉墓墓群中1号与4号墓出土棺木进行取样和对标准三切面的切片进行观察,根据三切面显微构造特征对棺木所用木材树种进行鉴定,经与标准切片比对,结果表明M1c、M1oc、M4c、M4oc棺木树种分别为楠木(Phoebe sp.)、硬木松(Pinus sp.)、梓木(Catalpa sp.)、榉木(Zelkova sp.)。进一步采用荧光显微镜与傅里叶变换红外光谱、X射线衍射相结合的方法,分析棺木的主要化学组分降解情况。结果表明:与现代健康材相比,古木在长期埋藏过程中,木材的主要多糖类化学组分纤维素和半纤维素降解严重,纤维素结晶度降低;古木各类型细胞中木质素的自发荧光效应均减弱,且红外光谱分析表明木质素化学结构发生改变;古木在埋藏过程中木材的整体构造保存较好,但主要化学组分发生了降解,这与其地下饱水低氧的埋藏环境有很大关系。     

活性炭对半乳甘露低聚糖的脱色研究

旨在通过活性炭对半乳甘露低聚糖溶液进行脱色精制,从而提高半乳甘露低聚糖的纯度.首先,运用单因素试验和正交试验方法,获得最佳的脱色条件,最后对脱色后的产物进行红外分析及吸附等温线的测定.研究发现:相比于粉末活性炭和柱状活性炭,颗粒活性炭的选择性脱色精制效果最佳,因此选择颗粒活性炭进行下一步的单因素试验和正交优化试验.首先...     

毛竹竹青和竹黄细胞壁中阿魏酸和对香豆酸定量分析

采用两步中度碱水解和两步酸水解法,定量分析毛竹竹青与竹黄细胞壁中阿魏酸和对香豆酸的含量。结果表明(基于绝干物料):竹青细胞壁中含有3.08%阿魏酸和5.91%对香豆酸,其中1.62%阿魏酸和4.64%对香豆酸以酯键形式连接,1.46%阿魏酸和1.27%对香豆酸以醚键形式连接;竹黄细胞壁中阿魏酸和对香豆酸分别为3.11%和5.51%,以酯键和醚键结合的阿魏酸分别为1.71%和1.40%,以酯键和醚键结合的对香豆酸分别为4.34%和1.17%。对碱水解液中溶解的木质素进行二维异核单量子相关核磁共振(2D-HSQC NMR)表征,结果表明:竹青和竹黄碱溶木质素中以酯键存在的阿魏酸和对香豆酸可能酯化在木质素β-O-4醚键的γ位置。     

木质素的高附加值应用研究进展

木质素是由3种苯丙烷单元通过醚键和碳碳键相互连接形成的具有三维网状结构的生物高分子,含有丰富的芳环结构、脂肪族和芳香族羟基以及醌基等活性基团。利用木质素的芳香基、酚羟基、醇羟基、羰基和甲氧基等官能团,能制备出具有紫外吸收、生物可分解性、抗菌性、抗氧化、电子传递和吸附性等特性的高分子材料。笔者结合木质素和改性木质素的结构特点,阐述其在胶黏剂与聚氨酯等聚合材料、纳米复合材料、超级电容器电极材料、碳纤维、复合薄膜材料、金属离子吸附材料等领域研究现状,并对其在应用过程中存在的问题进行了分析。最后,阐述了木质素在未来木质素材料化制备高附价值产品应用研究的重点和方向,木质素在电磁波吸收材料、发光材料等新领域具有广阔的应用前景。     

乙醇预处理对芦竹细胞壁的影响及荧光可视化分析

为探究NaOH-乙醇预处理过程中NaOH浓度变化对芦竹纤维表面结构、细胞壁区域化学成分以及酶解效果的影响,采用NaOH质量浓度分别为2.5,5.0,10.0 g/L的NaOH-乙醇溶液和10.0 g/L的NaOH水溶液于90℃水浴条件下,分别对芦竹粉末和切片预处理2 h。结果表明:当碱质量浓度为10.0 g/L时,NaOH-乙醇预处理后木质素和木聚糖脱除率达到最大值,分别为47.11%和35.12%,芦竹酶解葡萄糖得率和木糖得率达到49.41%和77.61%,分别是未处理样品的6.2倍和7.4倍。场发射扫描电镜观察显示,NaOH-乙醇预处理后,芦竹纤维细胞壁表面微纤丝暴露。预处理过程的荧光显微镜跟踪观察表明,木质素的脱除均由薄壁细胞开始,逐渐向与之靠近的厚壁纤维过渡,最后到维管束内部的厚壁纤维,细胞角隅的木质素相对较难脱除,预处理后仍显示较明显的木质素信号; NaOH-乙醇溶液预处理后的切片整体木质素自发荧光现象减弱,细胞壁中木质素相对浓度下降,对酶解葡萄糖和木糖得率的提高都起到促进作用。     

高灰分麦糠水热预处理及其酶水解性能研究

以高灰分含量麦糠(WWS)为原料,考察了水热预处理,以及预水洗后水热预处理对麦糠化学组分及其酶水解性能的影响。研究结果表明:麦糠在固液比1∶10(g∶mL)和180℃条件下水热预处理40 min,预处理麦糠的酶水解性能和酶解可发酵糖生成量最高,葡聚糖和木聚糖酶水解得率分别为40.84%和39.67%,可发酵糖生成量为15.74 g(其中葡萄糖11.68 g、木糖4.06 g)。进一步对预处理麦糠酶水解过程中酶用量进行优化,发现在纤维素酶用量40 FPU/g(以葡聚糖质量计)、木聚糖酶用量140 U/g(以木聚糖质量计)和β-葡萄糖苷酶用量48 U/g(以葡聚糖质量计)条件下,预处理麦糠葡聚糖和木聚糖酶水解得率可达最优值,分别为48.98%和49.06%。麦糠吸附型灰分的酸缓冲作用是制约其水热预处理效果的关键因素,预水洗可有效降低麦糠的灰分,同时提高葡聚糖和木聚糖含量;麦糠经洗涤比500∶1(mL∶g)预水洗后进行水热预处理,预处理麦糠的葡聚糖和木聚糖酶解得率分别从未水洗时的48.98%和49.06%提高到65.59%和70.11%,此时酶水解液中葡萄糖和木糖质量浓度分别可达17.50和4.75 g/L。同时,麦糠预水洗可有效降低后续酶解过程的纤维素酶用量。     

毛竹预处理黑液木质素和酶解木质素的结构与热学性质

【目的】研究毛竹低用碱量硫酸盐法处理的黑液木质素和残留在浆料中木质素结构特征和热学性质,为竹材工业木质素利用提供理论参考。【方法】采用12%有效碱的硫酸盐法处理毛竹竹屑,通过酸化和酶解得到硫酸盐木质素(KL)和酶解木质素(EHL)。利用有机溶剂对2种木质素进行纯化后,采用凝胶渗透色谱分析仪(GPC)测定木质素分子质量大小,运用核磁共振定量碳谱(~(13)C谱)、二维碳氢相关谱(2D-HSQC)和定量磷谱(~(31)P谱)对木质素结构的键型连接、内部连接键含量和官能团含量进行定量分析,应用热重分析仪(TGA)和差示扫描量热仪(DSC)分别对木质素的热稳定性和玻璃化转变温度进行分析比较。【结果】GPC测定结果表明,KL的重均分子质量为5 414 g·mol~(-1),低于EHL的重均分子质量(7 673 g·mol~(-1))。利用定量~(31)P谱,结合定量~(13)C谱和2DHSQC谱分析可知,EHL中的脂肪族羟基含量(4.87/100 C_9)高于KL中的脂肪族羟基含量(3.13/100 C_9),而总酚羟基含量(1.58/100 C_9)低于KL中的总酚羟基含量(3.09/100 C_9);EHL内部木质素单元连接键含量高于KL内部木质素单元连接键含量,EHL的β—O—4芳基醚键、β—β、β—5和β—1含量分别为30.85/100C_9、7.43/100C_9、2.40/100C_9和0.19/100C_9,而KL这些连接键含量仅为11.75/100C_9、2.35/100C_9、0.71/100C_9和0.09/100C_9。热学性质分析表明,在加热条件下KL和EHL的木质素玻璃化转变温度分别为135℃和162℃,最大失重率温度分别为339℃和361℃。【结论】竹屑经低用碱量硫酸盐法预处理后,溶解在黑液中的木质素分子质量大小、内部连接键含量均低于残留在浆料中木质素的含量;而黑液木质素具有更多的酚羟基和羧基,脂肪族羟基含量较少。黑液木质素可能比残留在浆料中的木质素更有优势用来制备热塑性材料,因为其具有更低热稳定性和低玻璃化转变温度的特性。