微晶纤维素在Fe3+和稀盐酸联合催化下的水解动力学研究

以微晶纤维素为原料,在1 g/L的FeCl3存在下和2％的盐酸溶液体系中进行水解,根据水解属于串联反应的特点,研究了微晶纤维素在H+和Fe3+共同作用下的水解动力学规律.研究采用目标物产率与模型函数值残差(S)为最小确定模型函数,对实验数据进行了处理.结果表明:H+和Fe3+共同作用能显著降低纤维素水解和葡萄糖降解的活化能.其中,纤维素水解成为葡萄糖的活化能为81.70 kJ/mol,葡萄糖降解成为小分子的活化能为43.85 kJ/mol,在温度为130、140和150℃时,纤维素水解速率常数分别为0.0414、0.073 2和0.115 3 h-1,相应温度下葡萄糖降解速率常数分别为0.2053、0.2424和0.3565 h-1.     

山杨和速生物硫酸盐浆多相水解动力学的研究

研究了木质素含量为０．２３％的山杨漂白浆和１．０５％的速生杨末漂浆稀酸低温多相水解降解反应动力学特性。结果表明，该过程与棉浆、桦木和针叶材浆具有相类似的特点，即纤维素多相水解降解过程分为两个明显阶段（快速降解和缓解降解），而最终降到极限聚合度（山杨漂白浆为１８０；速生杨未漂浆为２０６）。两个阶段的纤维素水解降解动力学以其不同反应速度为特征。根据试验数据计算出反应速度常数：山杨漂白浆为Ｋ＝２．５×１     

山杨和速生杨硫酸盐浆多相水解动力学的研究

研究了木质素含量为０．２３％的山杨漂白浆和１．０５％的速生杨未漂浆稀酸低温多相水解降解反应动力学特性。结果表明，该过程与棉浆、桦木和针叶材浆具有相类似的特点，即纤维素多相水解降解过程分为两个明显阶段（快速降解和缓慢降解），而最终降至极限聚合度（山杨漂白浆为１８０；速生杨未漂浆为２０６）。两个阶段的纤维素水解降解动力学以其不同反应速度为特征，根据试验数据计算出反应速度常数：山杨漂白浆为Ｋ＝２．５×１０￣（－４）／ｍｉｎ；速生杨未漂浆为Ｋ＝１．６×１０￣（－４）／ｍｉｎ，前者明显地高于后者。随着水解时间的增加，水解残渣得率下降，最终结果达到８３％～８４％。测定了各水解试样的木质素含量，结果表明，水解前期（１０～４０ｍｉｎ）木质素变化较大，山杨漂白浆下降４８％，速生杨未漂浆下降３８％；水解后期，木质素含量变化不大。木质素的存在对于多相（固－液）水解降解反应起着阻碍作用并降低其反应速度常数。木质素含量越高水解液渗透至纤维素大分子链之β－Ｄ－葡糖键的速度越慢。     

纤维素酶催化水解和氧化机制的研究进展

人类对纤维素的开发与利用还非常有限,未能完全搞清天然纤维素的生物降解机制是其一个重要原因.自从C1-Cx假说提出以来,又有较多的降解理论出现对其改进,纤维素酶水解机制不能完全解释天然纤维素的降解,大量文献证实天然纤维素降解存在氧化机制.本文主要介绍水解与氧化机制中具代表性酶协同降解模型、纤维二糖水解酶(CBH)协同作用假说、羟基自由基的氧化机制和纤维二糖脱氢酶途径等不同降解理论,将水解和氧化两种机制结合起来给出其降解途径,也许能够较为容易理解纤维素的降解具体过程.     

杉木木材纤维素及其开发利用的研究

介绍了在杉木木材纤维和纤维素方面开展的研究，主要包括：1)杉木纤维形态、纤维素含量及木材化学成分的研究；2)经过纤维素制取和稀酸水解两步工艺，制备了微晶纤维素(MCC)，并研究了水解的最佳条件；3)制作了添加了杉木微晶纤维素的面包，结果显示所得面包质量优良，可以作为一种新型功能食品。在这些工作的基础上，还对杉木纤维素开发利用的方法和途径进行了分析和讨论。     

阔叶材(山杨和速生杨)漂白浆和未漂浆水解降解及其产物性质的研究(英文)

本文研究了木素含量为0.2—1.2％的山杨和速生杨漂白浆和未漂浆的水解降解过程。研究结果表明,该过程与先前已研究过的其它种类的木浆具有相类似的特点,即水解过程存在两个明显的阶段(快速降解阶段和缓慢降解阶段),最终纤维素降解至“极限”聚合度。由不同原料用不同方法制成的不同种类的浆,其水解速度以递减的顺序排列为:山杨浆(漂白浆和未漂浆)→白桦浆→速生杨浆(漂白浆和未漂浆)→针叶材硫酸盐浆→针叶材亚硫酸盐浆(3.7×10~(-4)/分,1.7×10~(-4)/分→1.6×10~(-4)/分→1.3×10~(-4)/分,0.9×10~(-4)/分→1.2×10~(-4)/分,0.8×10~(-4)/分) 水解后纤维索达到“极限”聚合度,后者大小取决于原料种类。山杨硫酸未漂浆分别为206和135;氧碱法山杨浆为160;速生杨硫酸盐未漂浆和漂白浆分别为250和240。水解后试样呈白色粉末状,得率82～85％。试样以其吸水能力为显著特征。未经超声波分散作用的试样,其吸水值比原浆低(从未漂浆90～115％和漂白浆75～95％降至70～80％)。反之,于水中经超声波分散作用后,试样的吸水值急剧增大(山杨微晶纤维素为160％,速生杨微晶纤维素为260％),接近于桦木浆和棉浆微晶纤维素的水平。对原浆纤维和微晶纤维颗粒形状和大小进行了显微观测。测得的数量分布微分曲线表明,在酸水解     

植物纤维原料酶法水解的研究

研究了底物性质、底物浓度、纤维素酶的用量及酶系组成等因子对植物纤维原料酶解效率的影响作用,从而为进一步优化可再生纤维素资源的酶法糖化工艺提供了理论和实验依据。     

生物质碳基固体酸催化剂在纤维素水解中的研究进展

综述了生物质碳基固体酸催化剂催化纤维素水解的最新研究进展,首先介绍了催化剂制备的原料及方法,包括热解炭化-磺化法、硫酸炭化-磺化法、水热炭化-磺化法以及热解炭化-氧化-磺化法等,分析了催化纤维素水解的机理,简述了催化剂活性评价方法及促进水解反应的辅助方法,并展望生物质碳基固体酸催化剂在纤维素水解中的应用前景及发展方向。     

微晶纤维素氰乙基化及其反应动力学研究

通过微晶纤维素的氰乙基化试验,研究了反应温度和反应时间对氰乙基化产物取代度(DS)的影响,表明在50℃以下,微晶纤维素的氰乙基化取代度随反应温度的升高和反应时间的延长而增加。傅里叶红外光谱分析显示微晶纤维素氰乙基化后羟基峰明显减弱,并形成了新的碳氮三键吸收峰,证明纤维素中的部分羟基氢被氰乙基所取代。X射线衍射分析显示微晶纤维素中原有的结晶结构被破坏。X4显微熔融温度测定仪、维卡软化点测定仪等的分析表明微晶纤维素氰乙基化产物的热塑性先随取代度的升高而提高,取代度超过1.43后,产物的热塑性又随取代度的升高而下降。确定了微晶纤维素氰乙基化在不同温度(30、35、40和45℃)下的反应速率常数(分别为1.30、1.61、1.94和2.26 s-1),计算出了微晶纤维素氰乙基化反应的表观活化能为29.8 kJ/mol。     

不同活化方法对微晶纤维素结构和氧化反应性能的影响

分别采用超声波与碱润胀对微晶纤维素进行活化,比较了两种方法对微晶纤维素(MCC)超分子结构和物理特性的影响,并通过与高碘酸钠的反应分析了不同活化方法对微晶纤维素选择性氧化性能的影响,初步探讨了其作用机理。结果表明,超声波作用后微晶纤维素的晶型没有发生改变,晶粒尺寸基本不变,但是超声波能使纤维素分子中的氢键受到破坏,结晶度下降,结构变得疏松,表面和内部结构受到一定的损伤,比表面积和可及度增大,反应活性提高;碱润胀后,微晶纤维素的晶型发生了改变,为纤维素Ⅰ型和Ⅱ型的混合体,但碱润胀有消晶的作用,使晶区发生破裂,晶粒尺寸大幅度下降,比表面积显著增加。两种活化方法都能显著提高纤维素的选择性氧化性能,超声波和碱润胀活化后氧化纤维素(DAC)的醛基含量分别由未活化时的71.3 %提高到85.0 %和88.8 %。     

纳米纤维素晶体的制备及表征

采用超声波辅助硫酸水解、高速离心取其上清层水溶胶的方法由微晶纤维素(MCC)制备纳米纤维素晶体(NCC),并采用场发射透射电子显微镜(FETEM)、场发射环境扫描电子显微镜(FEGE-SEM)、X射线衍射仪(XRD)和傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)对所制备NCC的尺寸与形态、结构、组成和光谱性质进行分析。结果表明:FETEM和FEGE-SEM观察所制备纳米纤维素晶体形态相同,呈棒状,直径和长度主要分布在2～24nm和50～450nm;XRD图谱表明NCC仍属于纤维素Ⅰ型,结晶度为77.29%,晶粒尺寸为3～6nm;FTIR分析表明所制备的纳米纤维素晶体仍然具有纤维素的基本化学结构。     

甲酸水解纤维素制取纤维低聚糖的研究

研究了盐酸催化下甲酸水解生物质纤维制取纤维低聚糖的过程,探讨了时间与温度对水解的影响,并对工艺条件进行优化.实验表明,随着反应时间增加,棉花结晶度随之减少并不断水解;水解的最佳工艺条件为:1g棉花、24g含4%(质量分数)盐酸的甲酸溶液在65℃下水解8h,总还原糖得率25.06%,葡萄糖得率16.71%,纤维低聚糖得率8.35%.     

竹屑及其主要组分低温热解和酸水解蒸馏产物分析

采用乙醇制浆法对毛竹屑的3种主要组分--木聚糖、木质素以及纤维素进行分离,比较竹屑低温热解、竹屑及其三大组成成分酸水解蒸馏产物主要化学成分的异同.结果表明:收集竹屑在120～140℃酸水解的馏分,其甲醇含量低,醋酸和糠醛含量较高;蒸馏产物中醋酸、糠醛主要来源于木聚糖的降解,甲醇则主要来源于木质素的降解,而纤维素酸水解蒸馏产物中只检测出极少量的醋酸和糠醛;竹屑酸水解产生的甲醇、醋酸及糠醛质量都大大高于等质量竹屑中三大组分木聚糖、木质素和纤维素分别进行酸水解产生的相应产物的总和;对分离得到的木聚糖进行酸水解蒸馏可以获得醋酸、糠醛和乙醇含量丰富而甲醇含量很少的优质竹醋.     

羟甲基脲改性氧化石墨烯材料的制备及吸附Cu2+和Ni2+的性能

针对当前氧化石墨烯材料存在的吸附后固液分离困难的问题,采用化学接枝法制备了一种新型的氧化石墨烯/羟甲基脲复合材料(UF-GO),并用于水中重金属离子的去除。探讨了pH、时间及初始浓度对重金属离子去除能力的影响。结果表明:UF-GO复合材料保持了GO对重金属离子优异的吸附能力,吸附过程符合Langmuir吸附等温式,室温下对Cu²⁺、Ni²⁺的饱和吸附容量分别为96.9、94.1 mg·g^-1。在循环利用8次后,UF-GO复合材料对Cu²⁺、Ni²⁺两种离子的吸附容量仍保持有初次吸附容量的60、58%,表明UF-GO复合材料的回用性能较好,且能稳定存在。与GO相比,UF-GO复合材料吸附后的固液分离更加方便,有望成为一种具有较好应用前景的吸附材料。     

重金属Pb2+和Cd2+对毛竹种子萌发及幼苗早期生长的影响

以毛竹种子为试材,研究不同浓度铅离子(Pb2+)、镉离子(Cd2+)对毛竹种子萌发和幼苗早期生长的影响。结果表明:随着Pb2+和Cd2+浓度的增加,毛竹种子的发芽率呈现出先升高后降低的趋势,发芽指数、活力指数均与浓度呈负相关关系;同时,Pb2+和Cd2+对幼苗根伸长、芽伸长及生物量积累等指标具有显著的抑制作用,并且这种抑制作用随着浓度的升高而增强,尤其是根部,根伸长抑制率最高分别达到96.20%和94.00%;幼苗地上部分与地下部分对Pb2+、Cd2+的积累随着胁迫强度的增加而升高,但地下部分的积累量要显著高于前者,相同浓度下最高差距分别达到地上部分的27.21、6.25倍。     

硅胶负载硫酸铁催化合成肉桂醛乙二醇缩醛

以肉桂醛和乙二醇为原料,以硅胶负载硫酸铁(Fe2(SO4)3/SiO2)为催化剂,合成了肉桂醛乙二醇缩醛,考察了醛醇比(物质的量之比)、反应时间、催化剂用量及其稳定性对产率的影响.结果表明,硅胶负载硫酸铁是合成肉桂醛乙二醇缩醛的理想催化剂,较优反应条件为:肉桂醛0.1 mol,n(肉桂醛)∶n(乙二醇)1.0∶1.5,催化剂用量为反应物总质量的2.0%,带水剂环己烷15mL,回流反应3.0 h,肉桂醛乙二醇缩醛的产率可达83.2%.