PET掺杂对新型木质素基泡沫炭合成的影响

泡沫炭具有低密度、高强度、高导电性、多孔骨架结构等诸多优点,是一种高端的整体性先进碳材料。在多种泡沫炭制备的原材料中,木质素因其可再生、低成本、高产量、高芳香性等特点而逐渐受到重视。基于木质素的热学性质复杂且特殊,近年来笔者开发了一种简单、高效的木质素基泡沫炭合成方法。为进一步实现泡沫炭结构与性能的调控,本研究主要通过使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)对木质素进行掺杂,考察PET可能对木质素转化过程中产生的影响,以及转化产物(新型泡沫炭)的材料结构与性能,从而提出PET掺杂对木质素基泡沫炭合成的影响。研究结果表明,PET的掺杂对于木质素的发泡过程有调节作用,其与木质素较好的相容性可以成功制备出木质素-PET基泡沫炭。PET的含量对泡沫炭的体密度、真密度、微观孔泡结构、机械强度等均有较为显著的影响。相比之下,X射线衍射和拉曼光谱结果表明PET掺杂对于泡沫炭的微观碳结构几乎没有影响。当PET掺杂量提升为20%时,泡沫炭的性能略有下降,可能与PET与木质素的均匀混合难度提升相关。本研究提出了通过掺杂高分子以改变新合成方法下泡沫炭结构与性能的思路,对泡沫炭的合成和调控具有指导意义。     

微波液化木材动力学研究及产物分析

以醇解的废旧饮料瓶(聚对苯二甲酸乙二醇酯,PET)为液化剂,微波加热液化木材。探讨了反应时间和液化率的关系。实验结果显示木材液化符合二级动力学反应,活化能(Ea)为1.76×105J/mol,指前因子(A)0.891 e50.28(.smol)/L2。通过对液化产物进行分离分析发现,随液化时间的增加得到产物水萃取部分减少而乙酸乙酯萃取部分增加;对比分析不同时间和不同萃取剂得到的产物的GPC和HPLC-MS/MS曲线,得到木质素部分裂解产物的相对分子质量(Mr)在400~200之间,纤维素裂解产物Mr在10 000以上;有部分PET碎片和木材成分的液化产物重新聚合生成Mr在10 000以上且不溶于水的产物。液化产物的羟值、酸值、黏度都随着时间的增加而增加;对比分析各萃取部分的红外光谱图,相差不大。     

木纤维/PLA复合材料非等温结晶过程研究

使用DSC对纯聚乳酸（PLA）、木纤维（WF）/PLA复合材料的熔融和非等温结晶过程进行测定和分析。结果显示木纤维的加入一定程度上会在影响PLA的结晶性能,能够促进PLA的异相成核从而提高其结晶度,但晶核密度的增加会减小晶核之间的空间从而阻碍结晶生长,并且降低结晶的生长速率。本研究还分别采用Avrami方程和莫志深方法对实验结果进行分析,结果表明在非等温结晶过程中,降温速率对PLA结晶性能的影响比较显著。降温速率越快,材料的结晶温度越低,形成结晶的形态也越不一致,结晶度也越低。     

脱水蓖麻油聚酰胺-环氧树脂体系的固化反应动力学研究

由脱水蓖麻油制得聚酰胺固化剂,并用差示扫描量热法(DSC)研究了该固化剂与环氧树脂体系(DCOPA-EP)的固化反应动力学.综合采用Kissinger、Crane和Malek等方法探讨DCOPA-EP固化体系的固化动力学模型参数.由Kissinger方法算得表观活化能( E a)55.94kJ/mol,频率因子( A )1.61×107s-1;并经过分析验证,Malek法所得自催化反应模型(反应级数 m ＝0.135, n ＝0.766)比Crane法的 n 级反应模型(反应级数 n =0.90)更适合DCOPA-EP固化体系.     

丙烯酸松香(β-丙烯酰氧基乙基)酯的本体聚合动力学

以丙烯酸松香(β-丙烯酰氧基乙基)酯(AR-2-HEA)为原料,偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,研究AR-2-HEA本体聚合的动力学关系.结果表明,随着AIBN用量的增加,反应焓变逐步上升.在非等温条件下,在相同引发剂用量下,不同的升温速率,焓变基本相同.n级反应法的动力学方程为:da/dt=5.58×1013×exp(-103.1×103/RT)(1-α)0.941;在等温条件下,相同引发剂用量不同温度本体聚合的聚合反应焓变基本相同,随着聚合温度的提高,聚合反应速率得到较大提高,聚合反应的动力学方程为:dα/dt=1.48×1014 ×exp(-105.9×103/RT)(1-α)1.05.由上述动力学方程模拟的等温聚合反应程度与时间的关系曲线与实际情况基本吻合.     

Kinetic study of dilute-acid prehydrolysis of xylan-containing biomass

Summary With the current interest in chemicals production from biomas and in view of the emerging pulping processes, the hydrolysis of lignocellulosics is being considered as a promising industrial approach. Since hemicellulose is more readily hydrolyzed than cellulose, most processes include a prehydrolysis step to remove pentosans prior to the main hydrolysis of cellulose to glucose. However, the mechanism of solid-phase acid-catalyzed hydrolysis has not been elucidated and it is impossible to predict the extent of reaction a priori. Having the goal to design reactors, engineers need empirical rate equations. A series of kinetic data available in the literature have been compiled and different kinetic empirical models were analyzed in order to simulate the dilute-acid prehydrolysis of xylan-containing materials. The objective of this paper is to provide profiles of xylan removal and xylose production as a function of a few process variables such as: preheating time, heating rate, acid concentration, reaction temperature and reaction time. Moreover, the influence of biomass species as well as the type of reactor were studied to understand the different solubilization profiles obtained. Other variables such as biomass concentration and particle size were also analyzed. The cellulose dissolved during the prehydrolytic stage was calculated to determine the prehydrolysis selectivity.Thanks are due to the Université du Québec à Trois-Rivières (UQTR) and the Natural Science and Engineering Research Council of Canada (NSERC) for financial support     

Pd/C上松香催化加氢反应动力学

以脂松香为原料,改性Pd/C为催化剂和200号油为溶剂进行松香催化加氢反应的研究.采用改进搅拌器类型、加入200号溶剂油、提高搅拌速度大于600 r/min和改变催化剂粒径为10～20 μm的方法消除加氢过程中内外扩散的影响,利用DB-5毛细管气相色谱法在线采样跟踪分析在压力为5 MPa、温度为403～433 K条件下反应体系组成随时间的变化关系,对松香主要成分枞酸加氢反应过程进行拟均相动力学研究.结果表明,松香催化加氢的反应速率与枞酸浓度呈一级反应,其动力学方程为r=l.13×105exp(-5.904×103/T)C1,活化能为4.909×104 J/mol.     

固液体系中Cr(Ⅵ)吸附的动态模拟

在离子质量浓度25~100 mg.L-1和红壤吸附剂质量浓度50~150 g.L-1范围内分析测试了固液体系中Cr()的吸附速率.结果表明,红壤具有较强吸附Cr()的能力,其吸附速率在初始2 h内很高,但随时间的延长逐步降低并在10 h左右趋向于零.溶液起始Cr()浓度和吸附剂浓度对吸附速率有显著影响,随起始Cr()浓度增大,吸附达到平衡的时间延长;起始吸附剂浓度增大,吸附平衡时间缩短.提出的红壤Cr()吸附的动态方程在样本检测的浓度范围内具有较高的模拟精确度.     

微波改性废酵母菌吸附废水中铜(Ⅱ)离子热力学动力学研究

通过大量的实验研究了应用低成本吸附剂废酵母菌在微波改性后去除废水中重金属铜(Ⅱ)离子,并通过改变反应过程中的pH值、反应时间、初始浓度、废酵母菌投加量、反应温度等因素来影响吸附效果。研究结果表明:在pH值为7.0、反应时间为90min、温度为55℃、Cu2+初始浓度为40mg/L、微波改性废酵母菌投加量为4g/L时,微波改性酵母菌的最大吸附容量为41.84mg/g。吸附过程符合Langmuir吸附等温模式。吸附过程的热力学常数△G0、△H0和△S0分别为-6.12kJ/mol、9.2kJ/mol和48.19kJ/mol。说明废酵母菌对Cu2+的吸附是自发的吸热反应。微波改性废酵母菌对Cu2+的吸附动力学模型能够较好地符合准二级动力学方程。     

给水厂污泥吸附磷的动力学和热力学研究

对某给水厂污泥用含磷为10mg/L的模拟废水进行了吸附性能的研究。结果表明:该给水厂污泥可有效吸附处理含磷废水,吸附量可达0.154mg/g。吸附过程符合二级吸附动力学模型,通过模型计算出了二级吸附速率常数(k2)为11.912310-3g·mg-1·min-1;热力学研究结果表明:吸附过程可以用Freundlich方程描述,相关系数在0.99以上;计算吸附热力学参数:吸附自由能(ΔG)、吸附熵(ΔS)和吸附焓(ΔH),给水厂污泥对磷的ΔH为-83.34kJ·mol-1,ΔG和ΔH均为负值,表明吸附为一自发的放热过程。     

基于MATLAB的饲草压捆机喂入机构运动分析

对自行设计的固定式半自动饲草压捆机中的饲草喂入机构运动特性进行了分析,根据全微分法,考虑到实际制造安装误差,结合区间分析法,建立了其角速度及其运动精度矩阵方程,并采用 MATLAB 进行编程求解。为今后饲草压捆机的设计提供了理论依据。     

耐寒桉树树种／种源引种试验研究

通过对永安国有林场1996年引种栽培的9种耐寒桉树连续6年的试验观测,结果表明巨桉、邓恩桉具有耐寒、速生、丰产优良特性,可作为永安市及福建省冷凉地区发展桉树短轮伐期用材林主栽树种推广造林.     

喷动循环流化床快速热解动力学方程研究

目前生物质热解动力学方程的研究主要集中在低升温速率工况,实验和模拟数据不能完全反映极高升温速率下商业规模级别热解反应器生物质快速热解动力学特征。以喷动循环流化床快速热解系统为研究对象,分析落叶松树皮快速热解过程,结合气固等温反应理论,通过生物油产率及不凝气体产率,获得落叶松树皮快速热解、生物油转化、不凝气体转化的动力学参数及其动力学方程。     

马尾松林间伐前后养分动态的研究

根据定位观测数据，对马尾松人工中龄林间伐前后的养分变化状况进行了分析研究．结果表明，通过间伐，林木各器官的养分含量均发生了明显的变化．林分养分的积累量，随着林分生物量的变化而变化．间伐以前，主要营养元素在树冠生物量中积压最多．间伐以后，主要营养元素在树干生物量中积累最多。说明间伐可以增加树干的干物质积累，对提高林木产量具有重要意义．     

磺酸树脂对柠檬醛环化的催化作用及其动力学特征研究

以D-72磺酸树脂为催化剂催化柠檬醛环化反应,考查了反应介质、催化剂用量、反应温度和柠檬醛的体积分数对柠檬醛转化率和产物选择性的影响,探讨了环化反应的催化动力学特征。实验结果表明:环化反应产物为α-松油烯、对伞花烃、对异丙烯基甲苯;用四氯化碳为反应介质,对伞花烃的选择性为100%;0.8 g催化剂催化时柠檬醛的转化率为97.31%;用乙酸乙酯为反应介质,在柠檬醛体积分数为10%、催化剂0.4 g、反应时间1 h和343 K条件下反应时,柠檬醛的转化率和对伞花烃的选择性分别为97.76%和67.8%。动力学研究表明,柠檬醛在D-72催化剂上的环化反应服从一级动力学模型,经最小二乘法处理数据得表观活化能为60.7 kJ/mol。