三氟乙酸催化玉米秸秆纤维素制备三醋酸纤维素研究

以玉米秸秆纤维素为原料,以三氟乙酸(Trifluoroacetic acid, TFA)为催化剂,提出采用一锅法高效制备三醋酸纤维素(Cellulose triacetate, CTA)的新工艺,并进行了合成试验。以CTA的取代度和产率为指标,分析了TFA添加量、反应温度、反应时间以及乙酸酐添加量对CTA取代度及产率的影响,并优化了合成工艺,结果表明,CTA的最佳制备条件为：TFA添加量15mL/g、反应温度25℃、反应时间30min、乙酸酐添加量5mL/g,得到的CTA的取代度为2.95,产率为96.2%。通过傅里叶变换红外光谱分析、X射线衍射分析以及氢核磁共振分析对产物理化特性进行了表征,结果表明,纤维素发生了乙酰化反应,并合成了CTA;热重分析结果表明,该工艺制备的CTA具有较高的热稳定性。     

稀酸预处理玉米秸秆条件优化的试验研究

采用稀硫酸对玉米秸秆进行预处理,采用DNS法测定玉米秸秆水解液中还原糖的含量,对水解温度、水解时间、稀硫酸质量分数、固液质量比4个因素进行单因素试验分析,再通过正交试验对预处理条件进行优化。试验结果表明,最佳预处理条件：水解温度为121℃,水解时间为1h,稀硫酸质量分数为0．6％,固液质量比为10％。     

尿素预处理玉米秸秆降解木质素动力学研究

为探究尿素预处理玉米秸秆降解木质素的动力学特性,解析尿素对玉米秸秆木质素的作用规律,研究了总固体质量分数（10%、30%、50%和70%）和尿素添加比例（1∶100、1∶20、1∶10、1∶2和7∶10）对玉米秸秆木质素含量的影响,并进行模型拟合,获得了尿素预处理玉米秸秆降解木质素动力学模型。结果表明：总固体质量分数在50%以内时,随着尿素添加比例的增加,玉米秸秆的木质素去除率先增加、后降低,总固体质量分数为70%时木质素去除率随着尿素添加比例的增加而增加,当总固体质量分数为10%和70%、对应尿素添加比例为1∶20和7∶10时,获得的最大木质素去除率分别为71.05%、68.69%;不同预处理条件下,玉米秸秆的残余木质素质量与总固体回收量均呈现较好的线性关系,在整个尿素预处理过程中脱木质素选择性系数稳定在0.32~0.48g/g之间;尿素预处理玉米秸秆的脱木质素过程符合初始脱木质素、大量脱木质素和残余脱木质素3个阶段连续一阶动力学模型,大量脱木质素阶段的最大可脱除木质素质量比可达0.71,在低、高总固体含量下,尿素转化的液态铵和气态氨对玉米秸秆均具有较好的脱木质素作用。     

稀酸稀碱预处理的稻秸两步厌氧发酵性能分析

基于两步厌氧发酵工艺,对比稀酸、稀碱预处理条件下的稻秸降解规律和水解液产甲烷潜力。HCl质量分数为0.5%~2.5%范围内(60℃),1.0%和1.5%的水解液COD值最高,HCl水解时稻秸半纤维素下降幅度大,水解液中葡萄糖质量浓度较低。Na OH质量分数为0.5%~4.0%范围内(60℃),0.5%和1.0%的水解能力弱,2.0%和3.0%时水解效率高,当Na OH质量分数高于2.0%时,纤维素、半纤维素和木质素均下降,木质素降解率最高。酸、碱实验组固液比为7.5%时均有良好的水解效率。以HCl和Na OH水解液序批式产甲烷,5个进料周期中HCl水解液COD的平均单位质量产气率为631~906 m L/g,Na OH实验组为340~373 m L/g,单位质量产气率受进料浓度差异的影响较小,主要受酸、碱等不同水解方法的影响,酸、碱实验组发酵类型不同,酸实验组的产酸过程更充分。     

玉米秸秆水解液脱毒处理发酵生产酒精研究

为了找到适宜的玉米秸秆生产酒精工艺,采用水热处理后的玉米秸秆固体与水解液进行酒精同步糖化发酵,研究了预水解后不同pH值以及饱和生石灰法脱毒相结合对酒精发酵的影响。结果表明:当pH值在4.8时,加入100%水解液,由于抑制作用,醪液中酒精质量浓度仅为0.31 g/L(酒精得率9.48%)。预水解后将pH值从4.8分别调整到5.5、6.0和6.5后,酒精得率都有明显提高,最高为pH值5.5时,酒精质量浓度为10.67 g/L。将水解液经过饱和生石灰法脱毒处理,预水解后重新将pH值调整为5.5,酒精质量浓度达到了10.96 g/L(酒精得率57.9%)。与初始pH值4.8时相比,酒精得率提高了近6倍。     

高压蒸煮法提取玉米秸秆纤维素工艺优化

随着环境与能源问题日益凸显,可再生资源的开发利用成为关注的重点。玉米秸秆作为一种绿色可再生能源,广泛应用于农业生产、工业制造等领域。论述了从玉米秸秆中提取纤维素的现实意义,介绍了从玉米秸秆中提取纤维素的方法,着重阐述了如何利用高压蒸煮法提取玉米秸秆中的纤维素,并探究了高压蒸煮法提取玉米秸秆纤维素的最佳工艺条件。通过单因素试验,探讨不同反应时间、压力和氢氧化钠溶液质量分数对玉米秸秆提取纤维素效果的影响,为工厂化提取玉米秸秆纤维素提供参考依据。      

发酵玉米秸秆对盐碱地土壤肥力指标的影响

为探索发酵玉米秸秆施加到盐碱土后对土壤肥力指标的影响,将未发酵的玉米秸秆作为对照,采用盆栽试验方法对比分析了不同比例(1∶1、2∶1、3∶1、6∶1) 秸秆和污泥混合发酵的玉米秸秆分别以不同用量(1.25、2.50、3.75、5.00 g/kg)施加到盐碱土后土壤肥力指标的变化。结果表明,施加发酵后的玉米秸秆,土壤有机质、速效钾质量分数显著增加,土壤速效氮和速效磷质量分数有所降低。经比较分析,施加2.50 g/kg发酵比例为2∶1的玉米秸秆对土壤肥力指标及土壤酶活性的影响最为显著,其中,土壤微生物量碳、氮分别较原土提高了0.90倍、1.07倍;土壤碱性磷酸酶、脲酶、纤维素酶、过氧化氢酶分别较原土提高54.47%、37.00%、33.82%、59.77%。     

发酵玉米秸秆对盐碱地土壤肥力指标的影响

为探索发酵玉米秸秆施加到盐碱土后对土壤肥力指标的影响,将未发酵的玉米秸秆作为对照,采用盆栽试验方法对比分析了不同比例(1∶1、2∶1、3∶1、6∶1)秸秆和污泥混合发酵的玉米秸秆分别以不同用量(1.25、2.50、3.75、5.00 g/kg)施加到盐碱土后土壤肥力指标的变化。结果表明,施加发酵后的玉米秸秆,土壤有机质、速效钾质量分数显著增加,土壤速效氮和速效磷质量分数有所降低。经比较分析,施加2.50 g/kg发酵比例为2∶1的玉米秸秆对土壤肥力指标及土壤酶活性的影响最为显著,其中,土壤微生物量碳、氮分别较原土提高了0.90倍、1.07倍;土壤碱性磷酸酶、脲酶、纤维素酶、过氧化氢酶分别较原土提高54.47%、37.00%、33.82%、59.77%。     

猪粪麦秆不同比例混合厌氧发酵特性试验

以猪粪、麦秆为原料,研究了35℃下二者按不同比例混合对厌氧消化产沼气的影响,分析了消化过程中日产气量、累积产气量、甲烷含量、原料去除率、pH值以及氨态氮质量浓度的变化。结果表明,猪粪与麦秆配比（干物质量比）1∶1时产气量最大,为383.0mL/g,是麦秆单独发酵产气量（231.8mL/g）的1.6倍;混合原料（猪粪和麦秆配比分别为1∶1、2∶1、3∶1）的VS去除率均在37%以上,比麦秆提高12.0%～26.9%;添加猪粪可提高发酵液中氨态氮含量,较麦秆提高35.6%～64.8%。因此,合理调控粪秆混合厌氧发酵的比例,能提高秸秆的产气率和利用率。     

水热亚硫酸预处理菊芋秸秆的高浓底物酶水解试验

为了有效改善菊芋秸秆用于乙醇转化过程中的酶水解糖化性能,对经水热H2SO3预处理的秸秆进行高浓底物酶水解试验,研究了适合的预处理条件及其底物质量分数提高潜力以及酶使用量缩减潜力。结果显示:在180℃条件下,添加2.0%的H2SO3进行水热预处理后的菊芋秸秆,其组分中的半纤维素可被完全去除。并且在底物质量分数为2.0%、纤维素酶和纤维二糖酶使用量分别为20 FPU/g和40 CBU/g条件下,获得90.0%的最大酶水解率。在此条件下预处理后的菊芋秸秆,酶水解的底物质量分数可提高的潜力为12%。在此底物质量分数下进行酶水解,纤维素酶使用量可缩减为15 FPU/g,纤维二糖酶使用量可缩减至20 CBU/g。在此酶使用量条件下,虽然纤维素酶和纤维二糖酶分别减少了25%和50%,酶水解率仍可达88.3%。相比最大水解率,仅降低1.8%。     

纤维素酶制备壳寡糖工艺条件的研究

研究纤维素酶降解壳聚糖生产壳寡糖的工艺条件,对影响壳聚糖降解的因素进行探讨,通过正交试验优化酶解反应工艺参数。结果表明：影响壳聚糖降解的主次膨序分别为反应时间〉纤维素酶和壳聚糖比例〉温度〉pH值：最佳酶解条件为温度40℃纤维索酶：壳聚糖=1：6,pH值5．0,反应时间8h。壳寡糖的得率为96．5％。     

玉米秸秆纤维素的磷酸结合碱性过氧化氢分离

传统玉米秸秆纤维素分离工艺中,一般采用硫酸等强酸进行处理,存在酸腐蚀性强及碱消耗量大等问题。基于此,研究以磷酸预处理结合碱性过氧化氢的处理工艺,探究处理过程中玉米秸秆纤维素、半纤维素及木质素质量分数的变化。通过单因素试验优化得到适宜工艺为:磷酸处理温度150℃,处理时间1. 5 h,磷酸质量分数1. 67%,氢氧化钠质量分数1. 0%,过氧化氢质量分数2. 0%,处理温度50℃,处理时间3 h,在此条件下制备的玉米秸秆纤维素得率达89. 02%,半纤维素去除率达93. 25%,木质素去除率达95. 18%,纤维素质量分数达90. 19%,同时在稀磷酸处理过程获得的滤液中能得到高副加值产物木糖、阿拉伯糖以及糠醛,半纤维素的回收率高达93. 81%。通过FTIR、SEM、AFM和XRD等测试分析发现,玉米秸秆经过磷酸处理后能有效去除半纤维素,碱性过氧化氢处理能脱除木质素组分,两步处理过程中秸秆纤维素晶型无变化,但是结晶度显著提高,热稳定性增强。     

鸡毛交联纤维素多功能锌肥制备与性能研究

以鸡毛（CF）和纤维素（Cell）为原料,氢氧化钾/水/尿素（KOH/H2O/CO(NH2)2）体系为复合溶剂,碱解鸡毛得到鸡毛碱解液,然后向鸡毛碱解液加入纤维素形成凝胶化的混合物,为发挥凝胶基质中官能团的保肥作用向其内部加入微量元素Zn,经过干燥并造粒,最后得到含N（150.6mg/g）、K（136.7mg/g）、Zn（13.9mg/g）并同时含有硫、多肽和氨基酸等营养成分的鸡毛交联纤维素凝胶肥料（Cell-CF）。利用红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、荧光显微镜对Cell-CF水凝胶的交联结构及形成机理进行分析与表征。结果表明：经复合溶剂处理后鸡毛和纤维素原料的结晶结构破坏较完全,Cell-CF中的多肽和纤维素进行了分子间的穿插折叠并形成了较强的分子间作用力,Cell-CF中的官能团与锌离子进行了络合反应。另外,土壤培养实验和玉米盆栽实验结果表明,Cell-CF中锌的生物有效性高、肥效期长,可作为一种长效锌肥。     

农作物与其剩余物制备纳米纤维素研究进展

简要介绍了农业纤维主要组成成分,从原料种类、制备方法、纳米纤维素的性质及应用4个方面综述了利用农作物及其剩余物制备纳米纤维素的国内外研究进展.深入分析了利用农作物及其剩余物制备纳米纤维素在尺寸表征、表面改性、制备工艺及应用方面存在的主要问题及解决思路,为农作物及其剩余物的高值化应用提供参考.     

纤维素保水剂对基质特性和黄瓜幼苗生长的影响

作为新型高分子节水材料,保水剂能够改善土壤结构,提高土壤储水能力,促进作物生长。比较了微晶纤维素保水剂和秸秆沼渣保水剂在穴盘育苗中对基质理化性质和黄瓜幼苗根系活力、壮苗指数、日均干质量增长量等生长生理指标的影响。试验显示,2种保水剂的施用对改善土壤理化性质和促进黄瓜幼苗生长都具有显著的效果;第36天时,加入保水剂的各处理黄瓜幼苗壮苗指数均高于对照组,施用微晶纤维素保水剂质量分数在0.3%时,黄瓜幼苗日均干质量增长量可达(0.015 4±0.000 9)g/d,壮苗指数达0.489 2±0.076 2,根系活力达61.82μg/(g·h);施用秸秆沼渣保水剂质量分数在0.3%时,黄瓜幼苗日均干质量增长量可达(0.015 6±0.000 4)g/d,壮苗指数达0.508 9±0.098 5,根系活力达60.90μg/(g·h)。研究结果表明,秸秆沼渣保水剂可作为一种新型土壤保水剂应用到黄瓜育苗生产中。     

天然纤维素基降解塑料地膜的现状与发展趋势

普通塑料地膜给我国农业生产带来了一系列社会和环保问题。为防止"白色革命"演变成为"白色灾害",提出了采用价廉、质广和量多的废弃天然纤维素资源为原料,大力开发一种环境友好型、使用性能优良、成本低廉和透光性能优异的纤维素基,可完全降解地膜,是今后我国地膜覆盖栽培技术可持续发展的关键所在。为此,进一步阐述了天然纤维素基可降解塑料地膜的现实意义和国内外发展现状及存在的主要问题;并对其今后的发展趋势进行了展望。     

层层自组装CNs/CS隔氧涂覆材料制备与性能评价

采用层层自组装技术,通过选用不同pH值的壳聚糖和纳米纤维素涂覆液进行组合后在非结晶化聚对苯二甲酸乙二醇酯(A-PET)膜上进行层层涂覆,制备纳米纤维素/壳聚糖隔氧涂覆材料,并对涂覆工艺及所制得膜的厚度、形态及隔氧效果进行了评价。试验结果表明:试验所采取涂覆工艺比较稳定,制得的不同层数复合膜厚度与复合涂层的层数呈显著正线性相关,可通过反复重复涂覆获得预期的不同厚度复合涂层膜;CS的pH值为4、CNs的pH值为2组合的涂覆液涂覆效果优于CS的pH值为2、CNs的pH值为6的组合,其制得的复合膜厚度较高,空隙率较低,对该组合复合膜的隔氧性能进行测定表明,随着涂覆层数的增加,复合膜的隔氧性能不断提高,但涂覆到第10层后,其氧气透过量下降不显著。选取上述方法制得的涂覆层数为5、10、15、20的4种带涂层的隔氧膜对鲜切苹果进行包装保鲜,在温度为4℃条件下贮藏4 d,与未进行涂覆的隔氧膜相比,涂覆层数为20层的隔氧复合膜在第4天时的亮度值提高了10.8%,且其营养成分指标可滴定酸含量、维生素C含量和可溶性固形物含量分别提高了1.08倍、23.8%和28.6%。     

柚皮纳米微晶纤维制备及对羧甲基淀粉膜流变的影响

以柚皮原料分离得到柚皮纤维,再采用硫酸酸解法制备出柚皮纳米微晶纤维素（Pomelo peel nano microcrystalline cellulose, PP-NCC）,对其微观形貌、长径比、红外光谱、结晶度及热稳定性进行表征分析,并研究了PP-NCC对羧甲基淀粉(CMS)成膜液流变特性的影响。结果表明：合适的酸解不仅能够有效地去除原料中的果胶、半纤维素以及木质素等无定形区的物质,也能够水解一部分不完美晶区;得到的柚皮纳米微晶纤维素为长径比8～20的棒状晶体,其中长径比大于10的比例超过60%;柚皮纳米微晶纤维素的主体物质还是纤维素,纤维素的主要化学性质并未发生变化;纳米微晶纤维素的相对结晶度由酸解前的55.64%提高到74.35%,但其起始热分解温度由240℃降低至212℃。柚皮纳米微晶纤维素可以作为羧甲基淀粉膜的增强剂,其流变指数n均小于1,表明柚皮纳米微晶纤维素/羧甲基淀粉成膜液为假塑性流体;成膜液的G′>G″,且二者在频率扫描范围内没有发生交叉,表明复合成膜液为弱凝胶结构;黏稠系数KPL值及零剪切黏度η0和动态流变参数中的储能模量G′均与纳米微晶纤维素的添加量呈正相关,表明柚皮纳米微晶纤维素在成膜液中的分散性良好,且有助于增强膜体系网络结构的作用。柚皮纤维纳米化后表现出了较好的功能性质,可以为柚皮的综合利用提供一种新的思路。     

超微粉碎/NaOH同步处理麦秸纤维素分离特性研究

为了探究超微粉碎/NaOH同步处理对小麦秸秆纤维素分离及其微观形貌结构和热稳定性的影响,将小麦秸秆与质量分数6%的NaOH溶液按照料液比0.1g/mL混合,进行了不同时长的超微粉碎/NaOH同步处理,并使用1.4%酸性亚氯酸钠溶液漂白和水浴式超声处理,分离得到纤维素纤维。系统表征了不同处理时长对小麦秸秆木质纤维素分离以及小麦秸秆纤维素微观形貌、晶体结构和热稳定性影响。结果表明：在同步处理0~60min范围内,机械力显著降低了麦秸样品的粒度,有效促进了秸秆木质纤维组分分离;经不同时长超微粉碎/NaOH同步处理后分离获得的小麦秸秆纤维素中,大量微米和纳米纤维素呈相互缠绕的网状分布;随处理时间延长,纤维素结晶度先降低后趋于稳定,处理30~60min是纤维素结晶度降低的转折点;Person相关性分析结果表明,小麦秸秆纤维素热稳定性与其结晶度以及处理时长呈现显著相关性（P<0.05）。