麦草亚铵法黑液的超滤研究

研究了超滤技术处理麦草蒽醌-亚硫酸铵(麦草亚铵)法黑液的规律,探讨了超滤膜的选择、温度、压力等操作参数对超滤过程的影响.研究表明:截留分子质量为10ku的聚醚砜(PES)超滤膜较适合于分离此黑液,并具有较好的抗污染性;在操作压力0.20MPa、温度25℃下进行超滤,随着体积减少量( V R)的增加,灰分的透过率增加,截留液被浓缩.对超滤处理前后的黑液进行物化性能的对比研究表明:超滤后截留液中的木质素高相对分子质量( M r)部分比例增加;截留液中的磺酸基、羧基和酚羟基的含量均比黑液中的高;组成与结构上的变化对物化性能的影响表现在:净浆流动度提高了45.7%,即通过超滤能增强黑液的应用性能.     

汽爆压力对无胶棉秆纤维板性能的影响

不添加任何化学助剂,在不同汽爆压力下进行棉秆解纤,将解纤后的纤维热压制成无胶纤维板.分析了汽爆压力对棉秆纤维形态、化学成分以及无胶纤维板产品性能的影响.结果表明,随着汽爆压力的增大,纤维分离程度提高,纤维中游离酸、游离糖及游离醇的质量分数含量增加,试板的内结合强度增大,但静曲强度和弹性模量则减小.     

麦草有机酸生物炼制的研究(I)——常压下复合有机酸与麦草的反应特性

研究了麦草在甲酸-乙酸-水复合有机酸(FAWOA)体系中于常压反应条件下,反应温度和时间对麦草各组分溶出规律的影响。结果表明:麦草在与复合有机酸反应过程中,脱木质素历程可以分为3个阶段:大量脱木质素阶段,补充脱木质素阶段和残余脱木质素阶段,各阶段木质素溶出分别为37.1%、27.2%和2.50%;戊聚糖的反应历程也分为3个阶段:戊聚糖大量反应阶段、补充反应阶段和少量反应阶段,各阶段戊聚糖溶出分别为50.0%、24.9%和3.20%;综纤维素、苯-乙醇抽出物和灰分的溶出呈现与脱木质素、戊聚糖溶出相似的趋势;黑液中有机物含量的增加趋势与木质素和戊聚糖溶出趋势相似,而无机物含量变化很小,基本维持在2.0 g/L左右。     

麦草酶解-温和酸解木质素的化学结构特性研究

采用酶解预处理、温和酸解和溶剂提取相结合的木质素分离新技术分离得到了代表性好的麦草纤维酶解-温和酸解木质素(EAL)。采用元素分析、定量31P NMR、衍生化后还原反应(DFRC)等分析技术和实验方法,对麦草EAL木质素的官能团含量、β-芳基醚键的特性与含量、二苯并二氧桥松柏醇(DBDO)结构等特性进行了较深入的研究。     

麦草KP浆LMS脱木质素的研究

采用漆酶-媒介所组成的系统对麦草KP浆脱木质素进行了研究，采用正交实验的方法探讨了反应时间、温度和酶用量等因素对脱木质素效果的影响规律，找到了较好的LMS脱除麦草KP浆木质素的工艺条件。     

麦草碱木质素的氧化降解及产物特性的研究(Ⅰ)

对不同氧化条件下 ,麦草氧化碱木质素的分子质量、酸溶木质素含量、酚羟基、羧基、甲氧基含量、表面活性的变化进行了研究。研究表明 ,当用碱量较高 (60 % ,30 % )时 ,其分子质量均一化程度较高 ,加入H2 O2 后分子质量 >10 0 0 0的高分子组分含量明显下降 ,但用碱量较低(10 % ,5 % )时则变化不大 ,说明在O2 /H2 O2 氧化时碱有着明显作用。对酸溶木质素含量来说 ,也呈现出这一规律。木质素经氧化后 ,酚羟基含量升高 ,而羧基、甲氧基含量下降。在高用碱量条件 (60 %、30 % )下 ,氧化木质素的表面张力下降较大 ,添加H2 O2 后下降更为明显。当用碱量为60 %、H2 O2 用量 10 %时 ,氧化木质素 4 %水溶液的表面张力可由原木质素的 4 6.8mN/m降至 38.8mN/m。     

蒸汽爆破预处理条件对麦草酶水解影响的研究

在预处理温度分别为190℃和210℃,停留时间分别为2、4、8min的条件下,分析不同预处理条件对麦草原料得率、半纤维素组分、纤维素的回收率、纤维素的酶水解得率产生的影响.研究结果表明,随着预处理条件的加剧,汽爆原料的得率呈下降趋势,而纤维素和半纤维素组分的溶解程度提高,酶水解得率相应提高.在温度为190℃,停留时间为2min的条件下,汽爆麦草原料得率和纤维素回收率最高,分别达到80.7%和57.6%;在温度为210℃,停留时间为8min的条件下,汽爆麦草原料的纤维分离程度最佳,并且纤维素的酶水解得率最高,达到72.4%.     

棉秆与麦草蒸煮反应的动力学比较

比较了棉秆和麦草蒸煮反应的脱木质素速率常数,提出一种研究蒸煮反应动力学的实验和计算新方法。通过对不同恒温条件下的反应速率常数计算,采用与实际蒸煮反应相同的液比,用较短时间周期的有效碱浓度变化值和木质素含量变化值计算得出了两种原料烧碱-蒽醌法蒸煮反应的活化能。棉秆烧碱-蒽醌法蒸煮反应的活化能和麦草烧碱-蒽醌法蒸煮反应的活化能在整个脱木质素阶段基本是不变的。麦草烧碱-蒽醌蒸煮反应的活化能为51.0 kJ/mol。棉秆烧碱-蒽醌法蒸煮反应的活化能是138.1 kJ/mol,高于麦草蒸煮反应活化能,说明麦草蒸煮脱木质素反应比棉秆更容易。     

麦草碱性亚硫酸盐制浆生物炼制的研究(I) ——深度脱木质素及木质素磺化特性

提出了非木材木质纤维生物质碱性亚硫酸盐制浆(ASP)生物炼制的理念,研究了总用碱量、亚硫酸化度、温度和时间对麦草碱性亚硫酸盐法蒸煮深度脱木质素特性和木质素磺化的影响。结果表明:麦草ASP法具有高的深度脱木质素选择性;深度脱木质素延伸与木质素磺化度提高具有一致性;总用碱量、亚硫酸化度、最高温度和保温时间对深度脱木质素选择性和木质素磺化度都有重要的影响;在总碱用量18.0%,亚硫酸化度85.0%,液比值3.5,最高温度168℃,保温150 min的条件下,可制得卡伯值8.8,得率56.8%,黏度为33.3 mPa.s的优良纸浆,此时黑液中磺化木质素磺酸基含量达2.16 mmol/g(以固形物计)。从深度脱木质素选择性、木质素磺化和纸浆基本特性考虑,麦草ASP法具有制浆生物炼制的前景。     

内切木聚糖酶与木糖苷酶预处理对麦草浆漂白性能的影响

研究了内切木聚糖酶与木糖苷酶预处理对麦草浆漂白性能的影响。结果表明，无论是内切木聚糖酶还是木糖苷酶预处理漂白浆的白度均比对照浆高，分别高出对照浆的2．5和1．9个百分点，同时漂白浆的强度也好于对照浆的强度。内切木聚糖酶和木糖苷酶混合预处理漂白浆的白度分别比内切木聚糖酶和木糖苷酶高出0．9和1．5个百分点，这表明内切木聚糖酶和木糖苷酶在纸浆预处理过程中具有协同作用。通过电镜观察发现经内切木聚糖酶和木糖苷酶预处理后纸浆的表面和横断面有许多孔隙，其中经内切木聚糖酶预处理后纸浆的孔隙比木糖苷酶要多而且大。通过X-射线衍射分析发现内切木聚糖酶和木糖苷酶均不能破坏纸浆的结晶度。     

麦秆表面硅含量分布的研究

利用ESCA研究了麦秆表面在不同温度下和经氩离子刻蚀后Si元素含量的变化。结果表明：在麦秆横切面上，Si元素含量中间层（接近麦秆外表面）含量较高；随着温度的升高，麦秆表面Si元素含量先降低而后增加，在选定的几个温度中，170℃和220℃时Si含量最低；麦秆表面经氩离子刻蚀后，由外及里，随着氩刻的加深，Si含量呈现升高趋势。麦秆中Si元素存在的化学环境与聚甲基硅氧烷中Si的化学环境比较接近。     

麦草催化热化学液化产物的组成分析

麦草和纤维素、木质素等原料分别在乙二醇反应介质中，以浓硫酸/苯酚为催化剂进行液化反应。分析了液化产物组成，探讨了液化过程中各成分的液化情况。实验表明：麦草中要木质素组分在酸性条件下酚化降解，生成一系列单体、二聚体和多聚体，纤维素则最终降解生成乙二醇缩-2-羰基戊酸乙酯。元素分析显示，麦草、碱木质素液化残渣主要成分为灰分，且灰分中主要成分为SiO2。残渣中碳的含量比原料有显著增加，显示原料在反应条件下发生炭化。测定了产物的相对分子质量分布，发现随着反应的进行，降解和缩合同时发生，从而导致相对分子质量分布变宽。     

木材通过亚临界和超临界乙醇萃取的非等温动态转化

在一个半连续实验装置上，采用非等温萃取技术，研究了通过亚临界和超临界乙醇萃取的木材动力态转化，主要考察了压力对木材亚临界和超临界乙醇萃取过程的影响。结果表明：木材主要萃取过程可大致分为两个阶段，第一阶段温度范围为200-280℃，在250℃左右萃取物生成速率有极大值。第二阶段温度范围为280-380℃，在350℃左右萃取物生成速率有极大值，在该阶段同时还生成大量气体。随着压力的增加，木材转化和萃取物产率增加，气体产率减少。压力的影响主要体现在250℃以后。从工程的观点看，通过过程参数如温度和压力的调控，亚临界和超临界萃取工艺可适于木材资源的不同转化途径。     

麦草碱木质素烷基化反应的研究

用不同的卤代烷烃与碱木质素进行烷基化反应。探讨了烷基化试剂种类，反应温度、时间、PH值等因素对产物性质的影响，发现，当烷基化试剂为溴代十二烷，反应时间3h、反应温度170℃，PH12时，木质素的反应率和反应产物表面活性较高，对烷基化碱木质素进行磺化，可以改善其水溶性，进一步提高其表面活性。     

木聚糖酶预处理对麦草化学机械浆可漂性及白度的改善

探讨了以玉米芯片为碳源制备木聚糖酶及麦草化学机械浆经该木聚糖酶预处理后可漂性和白度的改善效果。结果表明，直接以玉米芯为底物、里氏木霉为菌种产酶效果较好，当底物浓度为18g/L时，木聚糖酶活力可达38．34IU／mL。木聚糖酶预处理有利于改善麦草化机浆的可漂性，促进其过氧化氢漂白，有提高漂白浆白度，降低漂剂消耗。研究表明，当经单段H2O2漂至相同白度时，木聚糖酶预处理后可节约50％的H2O2用量。若麦草CMP酶处理后采用高浓度两段过氧化氢漂白，即XP3P3漂序（H2O2总量为6％0时，白度可达60％（ISO）以上。     

OH法制浆工艺研究

研究了在氨水中添加少量钾碱作为蒸煮剂的稻草制浆新工艺，系统讨论了蒸煮液的用量和配比，液固化，蒸煮最高温度和保温时间对蒸煮效果的影响，继而确定了适宜工艺条件，结果表明，该蒸煮体系对稻草木质素的脱除率达到85．12％，纸浆得率38．12％，通过红外光谱（IR）测定了稻草蒸煮过程中木质素的结构变化，蒸煮黑液中因富含氮、磷、钾和有机质，可作为有机肥料资源用于农业生产，该工艺有望实现禾草类原料制浆工艺的清洁生产。     

用电子自旋共振波谱仪研究麦秸中的自由基

借助于电子自旋共振波谱仪研究了紫外光、温度、胶粘剂和机械加工对麦秸中自由基的影响。结果表明：反映麦秸自由基特征量的g因子与木材的g因子具有相同的数值。机械加工对木材及麦秸中自由基的影响相似，麦秸被加工越细小，其自由基含量越高，但麦秸的自由基含量要明显低于木材，麦秸形态变化后自由基的比例也明显低于木材，外界温度变化可以影响麦秸的自由基浓度，100℃之前，此影响不显著，100℃后，麦秸的自由基浓度明显上升，紫外光的照射对麦秸自由基浓度有影响，随着紫外光照射时间的延长，麦秸中自由基浓度逐渐增加，但增中值不大，并趋于稳定，麦秸中的自由基与胶粘剂之间可以发生利用，麦秸与秸中自由基浓度逐渐增加，但增加值不大，并趋于稳定。麦秸中的自由基与胶粘剂之间可以发生作用，麦秸与脲醛树脂胶反应后，其自由基含量略有减小。而麦秸与异氰酸酯反应后，其自由基含量有较大程度的降低。