“高等木材化学”全英文研究生课程教学改革实践--以北京林业大学为例

为推动研究生教育的国际化,培养具有国际视野的专业人才,开展全英文课程教学势在必行。北京林业大学"高等木材化学"是林产化学加工工程、木材科学与工程专业研究生必修课程,采取全英文授课方式,由具有丰富教学经验的教师承担教学任务。目前,在教学过程中,存在着教学内容缺乏前沿性、教学方法单一、师资力量薄弱等问题。为了进一步提高教学质量,从4个方面提出了改革措施:一是选用经典的英文教材,科学设置课程教学内容;二是采取灵活多样的教学方式,激发学生的学习热情;三是加强课程资源的建设,调动学生学习的主动性;四是建设高水平师资队伍。这些改革措施提高了研究生运用英文的自主性,增加了研究生的专业认同感,激发了研究生"以学促研"的热情,极大地提升了课程教学效果。     

新型溶剂体系下纤维素溶解机理研究进展

综述了近年来国内外学者们提出的新型纤维素溶剂体系,包括水相溶剂体系(氢氧化钠/水、碱/尿素/水和NaOH/硫脲/水、季铵盐/水和季鏻盐/水、熔融无机盐水合物)和有机溶剂体系(氯化锂/N,N-二甲基乙酰胺、离子液体、低共熔溶剂)溶解纤维素的能力及溶解机理,并探讨了不同溶剂体系的优缺点,为未来纤维素绿色溶剂开发利用提供参考。     

NaOH预处理制备介孔木糖渣活性炭及其性能

目的与普通活性炭比较,介孔活性炭具有疏水性好、孔体积大、导电性能好等优势,然而传统制备方法繁杂,原料成本较高。因此,探究新型介孔活性炭制备工艺尤为重要。方法以木糖渣为原料,采用NaOH预处理、低温硫酸辅助炭化与磷酸活化相结合的方法制备了高介孔率活性炭。通过单因素实验,分析NaOH预处理时间、浸渍比以及活化温度对活性炭的亚甲基蓝(MB)吸附性能的影响。结果研究表明:NaOH预处理脱除木质素促使原料形成孔隙通道,同时使木糖渣纤维发生润胀,有利于活化剂与原料接触,从而获得高介孔率、高比表面积活性炭。当NaOH预处理时间为4h,磷酸与原料浸渍比4:1,活化温度500℃,活化时间为1h所制备的活性炭具有较高的MB吸附值436mg/g。扫描电镜分析结果表明:样品表面含有丰富的大孔及中孔结构,整体活化充分均匀。氮气物理吸附-脱附分析结果表明:活性炭具有发达的孔隙结构,其比表面积和总孔体积分别高达2038m2/g和2.13cm3/g,其中介孔孔容1.56cm3/g,介孔率达到73.2%,平均孔径为4.18nm。结论采用适当的NaOH预处理有利于制备孔隙结构优越的活性炭,在重金属离子吸附、有机大分子废水处理以及电子元器件等领域有广泛的应用前景。本研究将为高比表面积介孔活性炭的制备奠定理论基础,并为工业木糖渣的高值化利用提供了一条新途径。      

三元低共熔溶剂高效预处理提高杨木酶水解效率

合成两种新型三元低共熔溶剂：氯化胆碱/乙二醇/对羟基苯磺酸和氯化胆碱/1,4-丁二醇/对羟基苯磺酸,分别对杨木进行预处理。采用成分分析、红外光谱、X-射线衍射及扫描电镜等对预处理前后杨木的化学成分、结构及表面形貌的变化规律进行分析,研究低共熔溶剂的氢键供体种类及预处理时间对杨木成分及后续酶水解的影响。成分分析及红外光谱分析结果表明,氯化胆碱/乙二醇/对羟基苯磺酸及氯化胆碱/1,4-丁二醇/对羟基苯磺酸均可在短时间内(0.5～1.5 h)脱除大量木聚糖(>74%)和木质素(>70%),同时保留绝大部分纤维素(>74%)。X-射线衍射仪分析表明,预处理后杨木纤维素晶型仍为纤维素Ⅰ_β,但结晶度上升。扫描电镜结果显示,样品表面粗糙度增加。酶水解结果表明,延长处理时间及增长氢键供体碳链均可促进纤维素酶水解,24 h酶解效率最高超过95%。因此,氯化胆碱/多元醇/对羟基苯磺酸体系可显著提高杨木的酶水解效率,是一种短时、高效的预处理体系,有望应用于开发低能耗的木质纤维素加工工艺。     

纤维素溶解机理研究述评

纤维素是植物细胞壁的主要组分之一,是由葡萄糖通过1,4-β糖苷键连接而成的均一聚糖,广泛应用于生产酯类、醚类等纤维素基化工产品。纤维素基产品的制备及应用与其溶解程度密切相关,探究纤维素溶解机理,寻找一种绿色高效的纤维素溶剂至关重要。综述了当前国内外学者们对纤维素溶解机理的解释(氢键破坏理论)以及可能影响溶解的因素(化学热力学、化学动力学、结晶度、纤维素两亲性、电荷数和温度),在此基础上探讨了导致纤维素水溶性差的原因,提出了在复杂体系中除了氢键作用以外,还需要综合考虑范德华力、疏水性相互作用的影响。同时,总结了纤维素在离子液体中溶解机理方面存在的争议,其中关于氢键理论还存在一定问题,动力学控制理论尚不明确,阳离子在溶解过程所起的作用被忽视,指出离子液体阳离子的两亲性是纤维素溶解的关键因素。基于纤维素的两亲性及两亲性溶剂促进纤维素溶解的重要理论,提出了应重点寻找新型两亲性溶剂的观点,为未来寻求高效、环境友好、成本低廉的纤维素溶剂指明了方向。