秸杆中半纤的维素结构及分离新方法综述

主要介绍了秸秆中半纤维素与木质素，纤维素和蛋白质之间的化学连接方式，以及碱抽提、碱性过氧化氢抽提和辅助碱抽提等3种新型半纤维素分离方法，综述了近年来农作物秸秆半纤维素分离方法的研究新进展。     

漂白竹浆碱抽提制备溶解浆的研究

以漂白竹浆为原料,通过碱抽提技术制备竹溶解浆,并用X射线衍射仪研究竹浆中纤维素晶型结构的变化,用场发射扫描电镜(FE-SEM)观察纤维表面形貌的变化,采用凝胶渗透色谱(GPC)分析碱抽提后竹浆相对分子质量分布(MWD)。经碱抽提后,采用盐酸进行酸处理,以调控溶解浆的聚合度、灰分和白度。研究结果表明:在浆质量分数10%条件下,Na OH质量分数10%,温度30℃,时间60 min,半纤维素脱除率可达66.71%;FE-SEM观察到半纤维素的去除减少了纤维表面原纤化现象,增大纤维横向宽度,增加了纤维柔软性及卷曲性;GPC分析表明多分散系数(PDI)随半纤维素的去除逐渐下降,由7.71降至4.43,竹浆相对分子质量增加,提高了相对分子质量分布的均一性。酸处理过程使残余半纤维素质量分数降至7.02%,竹溶解浆纤维素纯度高达94.25%。     

外源添加物强化中温碱抽提玉米秸秆渣酶解过程的研究

以中温碱抽提玉米秸秆渣为研究对象,考察了不同外源添加物对酶解工艺的辅助作用和影响机制。研究结果表明,采用中温碱抽提玉米秸秆可以脱除50.02%木质素,添加PEG6000辅助水解作用明显。当纤维素底物质量浓度40 g/L,酶用量在纤维素酶(Celluclast 1.5 L)15 FPIU/g和纤维二糖酶(Novozyme 188)30 BU/g水解48 h,添加PEG6000 4.0 g/L葡萄糖得率73.51%,酶解率84.51%,较未添加样品上升幅度分别达到26.2%和27.1%。添加PEG不仅可以减轻酶蛋白和碱抽提玉米秸秆渣的吸附,提高酶在液相中的分配,对纤维素酶活力和稳定性也具有显著的促进作用。PEG存在下纤维素酶1.5 L的滤纸酶活提高34.1%,稳定性提高57.3%。     

玉米秸秆组分分离预处理方法的研究进展

我国玉米秸秆产量较高,但利用率不到总产量的1/3。玉米秸秆作为可再生资源,经加工后可用作生物质能源,替代部分化石能源,缓解不可再生资源的短缺。玉米秸秆的高值化利用已引起众多研究者的关注。阐述了玉米秸秆常用的预处理方法,针对单一方法在预处理过程中存在的局限性,提出将各种预处理方法相互结合,对玉米秸秆预处理方法进行改进,使纤维素、半纤维素和木质素得以分离和提取,以期对后续玉米秸秆的高值化利用提供借鉴。     

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。     

杏壳半纤维素的结构表征与热解产物特性

【目的】研究杏壳半纤维素的结构组成、微观形貌以及其热解特性和产物生成规律,为杏壳热化学利用提供理论基础。【方法】采用碱抽提和乙醇纯化方式分离杏壳半纤维素,基于红外光谱、核磁共振、扫描电子显微镜对其结构组成和微观形貌进行表征,利用热重分析、热重红外连用分析杏壳半纤维素的热解特性。【结果】从杏壳中分离出半纤维素的得率为29.44%,红外光谱特征吸收峰主要集中在1 620～600 cm^-1范围内,半纤维素成分以吡喃环结构的木糖为主。核磁共振图谱表明,杏壳半纤维素是以β-D-吡喃木糖形成的木聚糖为主链,在木糖基的C-2位连接4-O-甲基-α-D-葡萄糖醛酸,C-3位连有α-L-呋喃阿拉伯糖。扫描电子显微镜分析显示,半纤维素存在团聚现象,微观形态呈堆砌状的近似球形结构,半纤维素结构有一定的破坏。杏壳半纤维素的主要热解温度范围为210～380℃,在240℃出现一个肩状峰,在308℃出现最大失重尖峰,失重过程在600℃左右结束,800℃时热解残炭量为25.33%。杏壳半纤维素热解时各产物析出量在310℃时达到最高,小分子气体产物主要有CO_2、CO、CH_4,且CO_2和CO量远高于CH_4。【结论】杏壳半纤维素得率为29.44%,是以β-D-吡喃木糖形成的木聚糖为主链,呈堆砌状的近似球形结构,热解产物以CO_2、CO及乙酸、糠醛、丙酮等为主。     

松木木材抽提处理工艺优化

为去除松木木材中的灰分和小分子有机物,减少木质纤维组分在抽提处理过程中的损失,进行了优化松木木材抽提处理工艺研究。以抽提物的提取率、木质纤维组分的损失量为考核指标,采用95%乙醇溶剂对松木木材粉末进行抽提,研究溶剂种类、料液比、抽提温度、时间因素对抽提效果的影响。结果表明,最适宜的处理工艺是固液比参数为1∶15,抽提温度为78℃,抽提时间为4 h;当松木灰分含量0.1%时,松木纤维素、半纤维素和木质素的损失量均3%。     

抽提处理对尾巨按木材干缩性的影响

为了抑制桉木干缩,采用全因子试验方法研究抽提工艺对尾巨桉木材干缩性的影响.试验结果表明:碱抽提对尾巨桉木材线性干缩率(径向、弦向)、体积干缩率的影响规律不一,但第6、8,9组方案的碱抽提试样的差异干缩率趋近于1;冷水抽提对尾巨桉木材线性干缩率(径向、弦向)、体积干缩率的影响规律比热水抽提明显,热水抽提材的差异干缩波动幅度比冷水抽提材大,效果较好的工艺组合也明显少;第3,4、7、8、11、12组方案的冷水抽提试样的差异干缩趋近于1,而仅第12组方案的热水抽提试样的差异干缩趋近于1.因此,碱抽提和水抽提可以降低尾巨桉木材干缩性的各向异性.     

慈竹纳米纤维素的制备及特征分析

以慈竹为原料,先经过抽提处理除去抽提物,再经次氯酸钠和氢氧化钠溶液处理,除去其中的木质素与半纤维素而得到α-纤维素,将得到的α-纤维素通过33％(wt.)硫酸溶液与超声波处理相结合的方式分离出慈竹纳米纤维素.通过扫描电镜(SEM)与透射扫描电镜(TEM)对纳米纤维素的形态特征进行了分析,结果表明纳米纤维素径级范围约10 ～ 25 nm.傅里叶红外光谱(FTIR)分析显示慈竹中木质素以及半纤维素已被完全分离,α-纤维素与纳米纤维素化学成分基本一致;热重分析(TGA)显示分离出慈竹纤维中的半纤维素与木质素后,α-纤维素与纳米纤维素热稳定性明显提高,但纳米纤维素的热解温度略低于α-纤维素;X射线衍射(XRD)分析表明在各个分离阶段所得产物中,α-纤维素以及纳米纤维素晶体的结晶度得到较大提高,且均呈现出典型的纤维素Ⅰ结构.     

慈竹纳米纤维素的制备及特征分析

以慈竹为原料,先经过抽提处理除去抽提物,再经次氯酸钠和氢氧化钠溶液处理,除去其中的木质素与半纤维素而得到α-纤维素,将得到的α-纤维素通过33%(wt.)硫酸溶液与超声波处理相结合的方式分离出慈竹纳米纤维素。通过扫描电镜(SEM)与透射扫描电镜(TEM)对纳米纤维素的形态特征进行了分析,结果表明纳米纤维素径级范围约10～25 nm。傅里叶红外光谱(FTIR)分析显示慈竹中木质素以及半纤维素已被完全分离,α-纤维素与纳米纤维素化学成分基本一致;热重分析(TGA)显示分离出慈竹纤维中的半纤维素与木质素后,α-纤维素与纳米纤维素热稳定性明显提高,但纳米纤维素的热解温度略低于α-纤维素;X射线衍射(XRD)分析表明在各个分离阶段所得产物中,α-纤维素以及纳米纤维素晶体的结晶度得到较大提高,且均呈现出典型的纤维素Ⅰ结构。