微晶纤维素的定向硫酸酯化修饰及其结构表征

为了构建具有不同取代模式的纤维素硫酸酯化学库,用以研究其构效关系,提出用定向硫酸酯化修饰微晶纤维素(MCC)的方法控制硫酸酯基在纤维素硫酸酯上的位置与分布.通过对MCC选择性酰氯酯化,向C-6引入大体积保护基团(CH3)3COC-,C-6被保护的中间产物经过硫酸酯化和脱保护基团反应,得到两种纤维素硫酸酯Na-MCS1和Na-MCS2,通过红外光谱、紫外 -可见光谱和13C NMR鉴定了中间产物和目标产物的结构,定量13C NMR揭示了Na-MCS1和Na-MCS2的硫酸酯基取代模式分别为C-6、C-2位同时取代和C-2位取代.     

麦麸纤维素与腐植酸复合保水剂的制备及性能

[目的]研究利用麦麸提取的纤维素与腐植酸共聚制备复合保水剂的方法及其性能,以解决现有保水剂生物难降解,成本高,污染大,再生性能差等问题。[方法]采用碱法从麦麸中提取纤维素,首次与腐植酸、丙烯酸水溶液聚合制备了复合保水剂。用扫描电子显微镜(SEM)、热重分析(TG)分别对树脂的表面形貌、热稳定性进行了表征,考查了NaOH、引发剂、交联剂、麦麸、腐植酸用量对复合保水剂吸水率的影响,并对温度、不同交联剂、再生性能进行了探讨。[结果]麦麸质量0.15g,丙烯酸20ml,交联剂(N,N-亚甲基双丙烯酰胺)的质量是丙烯酸质量的0.03%,引发剂的质量是丙烯酸质量的0.8%,腐植酸0.1g,NaOH浓度80%,温度80℃时,吸水倍率最高,蒸馏水达到了989g/g,对地下水的吸水倍率达到了120.34g/g。对盐水的吸水倍率达到了62.76g/g。[结论]实验方法制备的保水剂再生性能、热稳定性良好,较文献报道的保水剂吸水效果优异,可以在实际生产和生活中推广应用。     

沙柳的孔隙结构、微纤丝角和纤维素结晶度研究

【目的】研究不同年轮沙柳(Salix psammophila)材的孔隙结构、微纤丝角和纤维素结晶度,为更合理、有效地利用沙柳资源提供依据。【方法】以取自内蒙古鄂尔多斯沙地的3年生沙柳为研究对象,利用氮气吸附法(NAD)研究不同年轮处沙柳木材的孔隙结构,并用X射线衍射(XRD)测定不同年轮处沙柳木材的微纤丝角和纤维素结晶度。【结果】从髓心到树皮的3个年轮处沙柳木材的比表面积逐渐增大,分别为0.54,0.68和1.81m2/g;孔体积逐渐增大,分别为0.002,0.468和1.560cm3/g,大多数孔隙的直径为2~10nm;而微纤丝角逐渐减小,分别为14.35°,12.17°和10.71°;纤维素结晶度从第1年轮到第3年轮略有增加,分别为48.15%,49.23%和49.58%。【结论】靠近树皮的沙柳材具有较大的比表面积、孔体积、纤维素结晶度和较小的微纤丝角,是制取纤维素材料和生物质能源的较好原材料。     

羟丙甲纤维素对土壤水分入渗特性及水稳性团聚体的影响

通过向土壤中施加不同含量的羟丙基甲基纤维素(简称HPMC),研究了HPMC对土壤水分入渗特性及土壤水稳性团聚体的影响。结果表明:(1)土壤中施加一定量的HPMC可以显著降低土壤入渗能力,在施加量为0～1.0g/kg范围内,累积入渗量、湿润锋运移距离和入渗率均随施加HPMC含量的增加而显著减小;利用Philip方程和Kostiakov公式对实测数据进行拟合发现,两者均能较好模拟施加HPMC后土壤的入渗过程,随HPMC施加量的增加,吸渗率S、稳渗率A和经验系数K明显减小,经验指数β逐渐增大。(2)随HPMC含量的增加,0.25mm的水稳性团聚体百分比明显增大,供试土壤的分形维数逐渐减小,其平均重量直径与水稳性团聚体含量间呈显著正相关关系,表明施加HPMC之后,土壤结构更趋于稳定,土壤抗破坏和抗侵蚀能力增强。HPMC加入土壤后具有明显的减渗效果,一定程度上可以增加水稳性团聚体含量,改良土壤结构,并提高土壤的抗侵蚀能力。     

复合菌剂对玉米秸秆的生物降解作用

为了最大限度地降解农业废弃物玉米秸秆,本研究探讨复合菌剂对玉米秸秆的生物降解作用。采用国家标准中相关测定方法对玉米秸秆中的纤维素和木质素进行测定。结果表明,S-3菌株与白腐真菌复合得到的复合菌剂对玉米秸秆中的纤维素和木质素有很好的降解作用,其最佳降解玉米秸秆的条件为:S-3菌株与白腐菌复合配方为8∶8,料水比为1∶2.5,发酵温度为30℃,发酵时间为17d。在此条件下,秸秆纤维素的降解率为:35.60%,木质素的降解率为:37.41%。     

大蒜精油-羧甲基纤维素钠复合涂膜提高草莓贮藏效果

为了减少草莓在贮藏过程中的腐败变质延长草莓保质期,在质量分数为1.0%的羧甲基纤维素钠溶液中添加大蒜精油(体积分数:0、2、4、6μL/100 m L)制成复合溶液作为涂膜材料,涂膜液浸泡30 s于新鲜草莓表面,分析草莓在(20±2)℃贮藏过程中的品质变化。结果表明,与对照组未涂膜相比,大蒜精油-羧甲基纤维素钠复合涂膜材料能显著(P0.05)降低草莓在贮藏过程中的的呼吸作用强度和腐烂变质(P0.05),减少果实失重率;延缓草莓果实花色苷的分解,有良好的护色作用;另外,大蒜精油-羧甲基纤维素钠复合涂膜材料减少了草莓中可滴定酸度、维生素C、可溶性固形物的分解及丙二醛的累积。综合不同处理组草莓在贮藏过程中的品质变化,确定当大蒜精油添加量为4μL/100 m L时,草莓有较佳的保鲜效果,可为草莓果实的贮藏保鲜方法提供参考。     

纤维素降解细菌的筛选及其酶活测定

为了充分利用植物废渣中丰富的纤维素资源,以羧甲基纤维素钠(CMC-Na)为唯一碳源的培养基和刚果红染色筛选法从朽木周围富含腐殖质的土壤中筛选得到3株活性较高的纤维素降解细菌：ZWY-3、DP-6和DP-8,并分别在不同的培养时间、培养温度、起始pH、碳源下对3株菌株进行酶活测定。结果表明：3株菌株都在接种后24 h、pH 7、30℃、葡萄糖为碳源时达到产酶高峰,其中接种后24 h时DP-6的酶活最高,达144.86 U;ZWY-3在30℃、pH 7时酶活最大,分别达126.74 U和133.82 U;3株菌株在其最适条件下培养,并以葡萄糖为碳源时,DP-6活性最高,可达218.96 U。3株细菌菌株在降解农业纤维工业中具有良好的应用前景。     

Cellulose aerogels decorated with multi-walled carbon nanotubes: preparation,characterization, and application for electromagnetic interference shielding

Electromagnetic wave pollution has attracted extensive attention because of its ability to affect the operation of electronic machinery and endanger human health. In this work, the environmentally-friendly hybrid aerogels consisting of cellulose and multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) were fabricated. The aerogels have a low bulk density of 58.17 mg·cm⁻³. The incorporation of MWCNTs leads to an improvement in the thermal stability. In addition, the aerogels show a high electromagnetic interference (EMI) SE_total value of 19.4 dB. Meanwhile, the absorption-dominant shielding mechanism helps a lot to reduce secondary radiation, which is beneficial to develop novel eco-friendly EMI shielding materials.     

Preparation of Photocrosslinked Fish Elastin Polypeptide/Microfibrillated Cellulose Composite Gels with Elastic Properties for Biomaterial Applications

Photocrosslinked hydrogels reinforced by microfibrillated cellulose (MFC) were prepared from a methacrylate-functionalized fish elastin polypeptide and MFC dispersed in dimethylsulfoxide (DMSO). First, a water-soluble elastin peptide with a molecular weight of ca. 500 g/mol from the fish bulbus arteriosus was polymerized by N,N′-dicyclohexylcarbodiimide (DCC), a condensation reagent, and then modified with 2-isocyanatoethyl methacrylate (MOI) to yield a photocrosslinkable fish elastin polypeptide. The product was dissolved in DMSO and irradiated with UV light in the presence of a radical photoinitiator. We obtained hydrogels successfully by substitution of DMSO with water. The composite gel with MFC was prepared by UV irradiation of the photocrosslinkable elastin polypeptide mixed with dispersed MFC in DMSO, followed by substitution of DMSO with water. The tensile test of the composite gels revealed that the addition of MFC improved the tensile properties, and the shape of the stress–strain curve of the composite gel became more similar to the typical shape of an elastic material with an increase of MFC content. The rheology measurement showed that the elastic modulus of the composite gel increased with an increase of MFC content. The cell proliferation test on the composite gel showed no toxicity.