5-羟甲基糠醛制备及其应用研究进展

5-羟甲基糠醛(HMF)被认为是最重要的生物质基平台分子之一,广泛应用于制备精细化学品、关键医药中间体、功能聚酯、溶剂和液体燃料等多功能化合物。目前,HMF的制备是生物质领域研究的热点,大量的研究使得制备HMF的原料和方法得到不断扩展。简单介绍了HMF的主要制备方法及其反应机理,系统综述了制备HMF的催化体系,包括催化过程中所使用的催化剂(无机酸、离子液体、金属氯化物、固体酸及其他催化剂)种类及制备HMF的溶剂体系。归纳了HMF重要衍生物的制备路径及应用,总结了目前研究中所存在的问题,并展望了未来的研究方向。     

钯炭催化木质素模型化合物愈创木酚加氢脱氧制备烷烃

针对木质素催化加氢脱氧制备烃类燃料,以木质素模型化合物愈创木酚催化加氢脱氧制备烷烃为模型反应,研究了活性炭负载Pd、Pt、Ru、Rh金属催化剂,在磷酸溶液中催化愈创木酚加氢脱氧制备烷烃的反应性能。结果表明,Pd/C催化剂显示了较高的催化活性,在催化剂用量0.02 g,反应温度225 oC,磷酸质量分数0.5%,氢气压力5 MPa的条件下反应1 h,烃类产物（环己烷和甲基环戊烷）收率可达78%。建立了催化愈创木酚加氢脱氧制备烷烃反应的动力学模型,并得到Pd/C催化愈创木酚转化反应各步的反应速率常数和表观活化能。其中,愈创木酚部分加氢脱氧反应活化能为60.1 kJ/mol,含氧产物深度加氢脱氧反应活化能为73.6 kJ/mol。研究结果为进一步研究木质素制备烃类燃料提供了参考。     

巴夫杜氏藻β-肌动蛋白基因的克隆和分析

[目的]获得巴夫杜氏藻β-肌动蛋白基因cDNA全长序列。[方法]以巴夫杜氏藻cDNA为模板,采用简并引物进行PCR扩增,获得533bp特异cDNA片段。在此基础上,设计特异引物,采用5’-Genome Walking和3’-RACE的方法,获得基因的5’-端DNA序列和3’-端cDNA序列,进而获得β-肌动蛋白基因cDNA全长序列。[结果]获得了巴夫杜氏藻β-肌动蛋白基因的特异cDNA片段、5’-端DNA和3’-端cDNA片段。经拼接后,扩增出全长cDNA。β-肌动蛋白基因cDNA全长1754bp,包括1137bp的开放读码框和617bp的3’-非翻译区序列。氨基酸序列相似性分析发现,巴夫杜氏藻β-肌动蛋白氨基酸序列与杜氏盐藻、莱茵衣藻等的同源性较高。系统发育分析表明,巴夫杜氏藻β-肌动蛋白与杜氏盐藻的相似性最高。[结论]首次获得了巴夫杜氏藻β-肌动蛋白基因cDNA全长序列,并发现巴夫杜氏藻β-肌动蛋白基因非常保守。     

苯乙烯型阳离子交换树脂催化废煎炸油的酯化反应

以液体石蜡、邻苯二甲酸二丁酯为混合致孔剂,采用悬浮聚合法制备多孔聚苯乙烯-二乙烯苯,磺化后得到磺酸型阳离子交换树脂。利用SEM/EDS、BET、IR等手段对其形貌、磺化程度进行表征,并通过酸值为63.0 mg/g(以KOH计)煎炸油的酯化反应考察催化剂的活性。结果表明:磺酸根基团成功接到PS分子链上;在聚合条件为360 r/min、1.0%分散剂、1.0%引发剂、75℃保温4 h、升温至85℃保温6 h时,混合致孔剂的最佳添加量为40.0%液体石蜡、50.0%邻苯二甲酸二丁酯;在磺化条件为二氯乙烷1.0 m L/g、硫酸5.0 m L/g、70℃磺化1 h后升温至80~85℃磺化3 h时的最佳溶胀时间为1 h、硫酸体积分数98%,得到阳离子交换树脂W2的最大交换容量为5.2 mmol/g;在40.0%甲醇、10.0%W2、70℃搅拌下酯化反应1.5 h,W2的破碎率仅10.0%,FFA转化率达到86.8%,优于市售阳离子交换树脂PC101,且可重复使用5次。     

酸催化水解生物质产乙酰丙酸的现状分析

从原料来源、制备步骤和反应器、催化作用机理3个方面分析了酸催化水解生物质产乙酰丙酸的研究现状,尤其在作用机理方面,首先分析了从纤维素制糖类再制5-羟甲基糠醛,5-羟甲基糠醛制乙酰丙酸,葡萄糖直接制乙酰丙酸的机理,以及稀盐酸和稀硫酸环境中微晶纤维素制乙酰丙酸的动力学;然后深入分析了典型生物质在稀酸中的降解动力学及机理,为学者开展生物质产乙酰丙酸的研究提供信息,有利于学者进行选择性研究。     

有机负荷对厨余垃圾常温厌氧发酵产甲烷的影响

为了考察在不同有机负荷下厨余常温厌氧发酵产甲烷的特性,试验以厨余垃圾为原料,在常温（27℃）条件下,采用40L厌氧反应器进行连续式厌氧消化。结果表明,当有机负荷率控制在3.89～6.49 kg/(m3·d)之间,池容产气率可稳定在2.5～4.5 L/(L·d),原料挥发性固体产甲烷率为300.59～488.52 L/kg,平均甲烷体积分数为54.05%～56.04%,挥发性固体物去除率为55.12%～89.58%;因此,将有机负荷率控制在3.89～6.49 kg/(m3·d)之间,厨余垃圾在常温下厌氧消化可达到较高的原料产甲烷率和稳定的产甲烷过程。     

菌株Dysgonomonas mossii的分离及产电特性

为了获得一株产电菌株,并研究其产电性能。采用厌氧分离法从微生物燃料电池中分离出一株新的产电菌株LY-2,通过菌株形态、生理生化特性及16S rDNA系统发育分析做分类学鉴定,采用循环伏安扫描及菌种在微生物燃料电池中产电情况做产电特性验证。结果表明,该菌与Dysgonomonas mossii最相近,命名为Dysgonomonas mossii LY-2。循环伏安扫描显示,该菌具有电化学活性,接种到微生物燃料电池中,以牛肉膏为燃料产生的最大电压为0.61V,最大功率密度为104.3 mW/m2,具有在微生物燃电池中产电研究和应用的前景。     

能源草厌氧发酵产气性能与动力学分析

选取象草和杂交狼尾草等5种能源草为发酵原料,采用中温批式厌氧消化工艺,研究能源草发酵前后理化特性变化和发酵产气性能,并对累积产气动力学分析。研究结果表明:不同能源草的发酵产气性能与原料特性之间有较大的关系,其产气率与木质素成负线性相关。杂交狼尾草由于刈割时生长时间较长,使得木质素质量分数(24.88%)较高,其产气性能较差,实际产甲烷率仅为理论产甲烷率的26.95%,而华南象草刈割时木质素质量分数(15.82%)较低,其产气性能较好,VS累积产气率为379.58 m L/g,VS产甲烷率为228.55 m L/g,生物燃气中甲烷体积分数为60.21%。对累积产气曲线拟合,发现采用修正Gompertz方程能较好模拟能源草发酵累积产气率的变化过程。该研究可对能源草的能源化开发利用提供参考。     

刈割时间对杂交狼尾草成分及厌氧发酵性能影响试验

以杂交狼尾草为原料,采用批式中温厌氧发酵工艺,研究生长期为30、60、91、128、175 d的杂交狼尾草的成分及厌氧发酵沼气产量。研究结果表明:刈割时间对原料成分有较大的影响,原料中C质量分数、碳氮比,干物质(TS)、挥发性固体物(VS)和木质素的质量分数随着刈割时间的延长呈升高的趋势。杂交狼尾草在单位土地面积上的干物质产量随刈割时间的延长先增加而后降低,其中生长128 d时刈割干物质产量最高,可达15.01 t/hm2。原料的产气率也随刈割时间的延长先升高而后降低,其中生长60 d的杂交狼尾草的产气性能最高,其挥发性固体物的产气率和产甲烷率分别为0.68、0.37 L/g。综合干物质产量和原料产气率,杂交狼尾草在不同刈割时间下单位面积土地上的生物质量可产沼气量为848.07~6 279.73 m3/hm2,相应的年产能为165.49~292.66 GJ,可见杂交狼尾草是一种有潜力的厌氧发酵原料。     

高酶活力甜高粱秸秆纤维分解菌株的筛选

从多年堆积秸秆的腐烂土壤中粗筛出42株具有降解纤维素能力的分解菌,再经过进一步筛选得出了细菌类和真菌类的高酶活力菌株各5株,编号分别X9,X10,X13,X15,X16和Z3,Z4,Z10,Z15,Z16.在甜高粱秸秆粉液体发酵培养基中,细菌类中最高酶活力的菌株是Z15,酶活力为4.877IU/mL,发酵液中的还原糖浓度为0.088g/mL;真菌类中最高酶活力菌株是Z15,其酶活力可达4.930IU/mL,还原糖浓度为0.091g/mL.