重阳木木质素的研究——Ⅰ.重阳木木质素的特性与分类

<正>一、前言 重阳木 Bischofia polycarpa (Levl.) Airy-shaw是长江中下游主要的阔叶树种之一,常栽培为行道树。根据树木学分类与木材的解剖特征属于典型的阔叶材树种。我院木材学教研组在《宜昌长江水下出土古重阳木》的研究报告中指出:“在乏气条件下,重阳木的材质变化缓慢,比一般阔叶材强度衰减缓慢3～4倍,其强度质量系数衰减率仅为长沙马王堆汉墓杉木的一半”。认为重阳木是阔叶材中较罕见的耐久期长的树种。 在分析重阳木的化学组成时,发现与典型的阔叶材大不相同。重阳木的木质素含量很高而戊聚糖含量低于温带地区阔叶材。 Sarkanen曾对阔叶材克拉桑木质素含量与组成提出以下的经验关系:紫丁香基木质     

不同基质对重阳木容器苗生长的影响探究

重阳木以其生长速度快、木质好、根系发达、抗风能力强、对多种土壤适应性强、成活率高等一系列优点成为林业部门造林绿化的主要树种。我们了解的重阳木的性质是在酸性土壤、微碱性土壤、黄壤、红壤中都可以生长,但到底在哪种基质中,重阳木容器苗可以更快地生长,需要的基质搭配比例是多少,这些问题的答案我们都不得而知。所以,以重阳木容器苗作为主要研究对象,讨论在不同基质中重阳木苗的生长情况,并通过实验得到最佳的基质搭配比例,为大量培养优良的重阳木容器苗提供参考。     

重阳木在非规划林地中的应用

重阳木作为南方的乡土绿化树种,因其生长快速、深根,抗空气污染、抗风、耐盐、耐水湿且耐阴等诸多优良习性和用途而成为城市绿化及林相改造的代表性树种之一。文章重点介绍了重阳木大树移植及养护,并针对其树叶“夏绿秋红”的观赏价值阐述了重阳木在园林绿化建设中的独特作用。进一步推广重阳木在城市绿化中的应用。     

可再生生物质资源——木质素的研究

木质素是天然芳香族可再生资源,从人类发现木质素到确定它是芳香族化合物,研究其基本官能团种类及化学结构,至今已有180年历史。但由于木质素结构的复杂性和多变性,其研究进展缓慢。笔者阐述了木质素及其化学研究体系的形成,综述了木质素研究的进展,分析了木质素研究的特点和难点,提出了今后木质素研究的方向和热点课题。     

基于并行电法的重阳木根系空间分布探测试验研究

探测树木根系的空间分布,对了解树木的生长及移栽等具有重要的作用。利用并行电法技术进行树木根系三维空间分布特征探测试验,通过在重阳木周边7.5 m×9.5 m范围内布置观测系统进行数据采集,对采集到的数据进行多测线联合反演得到三维电阻率图像。结果表明:探测范围内的根系分布呈现出南测密集,北侧稀少的特征;探测区域根系根径范围主要分布在200~300 mm;深度为0.46 m位置处根系量最大且根系生物量最多;重阳木根系下方土壤中含水充足,结果图呈现了根系与地下环境间的相互关系。该成果在研究树木根系空间分布范围及特征方面具有良好的应用前景。     

近五千年来长江中下游干流的演变

主要根据河漫滩相沉积的加积过程与厚度变化,埋藏古树层及埋藏古文化层的分析,发现近五千年来长江中下游干流洪水位上升了大约20m,并发展了曲流、洲滩、分流,以及支流河口成为自然堤后湖的变化.造成上述种种变化的主要原因是气候变化、海面运动、泥沙淤积、构造运动及人为活动的影响等,估计今后,所述种种变化还会继续发展下去.     

过氧乙酸氧化木质素磺酸钠

为有效降解并利用木质素及其衍生物,研究了采用不同起始浓度和反应温度的过氧乙酸(PAA)溶液对木质素磺酸钠(SLS)降解率的影响,并分析了SLS在处理前后分子结构的变化。研究表明,在温度为80℃的条件下,用起始浓度为50 g/L PAA溶液处理SLS 10 h,降解率可达76.6%。仪器分析结果表明,在PAA的作用下,木质素磺酸钠的苯环结构被破坏,产物中—OH含量减少,而C—O和C O结构增加,SLS中的部分磺酸基团被氧化为SO42-,氧化产物中存在CH3—CO—、R1—CH2—O—R2和R1—SO2—R2结构。     

木质素改性沥青的红外光谱分析

以制浆工段的副产物木质素为改性材料,采用高速剪切工艺,将木质素与基质沥青共混,制备木质素改性沥青;基于红外光谱法,对改性沥青的共混机理及老化性能进行了分析.结果表明:与基质沥青相比,木质素改性沥青的高温性能和温敏性能有所改善;通过对木质素与沥青的共混物、分离组分和离析组分的红外光谱分析,发现木质素与沥青混合过程中没有新的官能团生成,属于物理共混;通过对结构中羰基和亚砜基的定量分析,发现沥青经木质素改性后具有一定的抗氧化作用,能延缓老化进程.     

基于木质素和多巴胺改性的MWCNTs水相分散

为解决碳纳米管材料的团聚问题,对多壁碳纳米管(multi-walled carbon nanotubes,MWCNTs)进行多巴胺改性所形成的表面聚多巴胺层,增强了MWCNTs与木质素的结合力,从而最终实现以木质素为分散剂的水相MWCNTs稳定分散。采用傅里叶变换红外光谱和透射电镜对改性MWCNTs的表面化学结构和分散形态进行表征,应用紫外分光光度计定量评价pH值、木质素质量浓度及改性MWCNTs质量浓度对MWCNTs分散效果的影响。结果表明:经多巴胺改性的MWCNTs在木质素分散下可实现高达95.65%的分散度;中性、碱性条件有利于提高分散稳定性;木质素质量浓度为改性MWCNTs质量浓度的5倍时,MWCNTs分散效果最佳;木质素最多能均匀分散其2.5倍质量浓度的改性MWCNTs。     

3株细菌降解木质素的条件调控研究

采用苯胺蓝和RB亮蓝平板对从三国吴简腐蚀斑中分离得到的3株细菌Acinetobacter sp.B-2,Pandoraea sp.B-6和Novosphingobium sp.B-7进行脱色试验,考察这3株细菌在液体培养条件下的木质素降解性能,并对其木质素降解条件的调控进行研究,初步确定这3株菌适宜的降解条件。研究结果表明:这3株细菌具有使苯胺蓝和RB亮蓝染料脱色的能力,能够产木质素降解酶;这3株细菌的木质素降解速率较快,第5天木质素的降解基本趋于稳定;菌株适宜的降解条件如下:对Acinetobacter sp.B-2,氮源为硝酸铵,氮源浓度为0.01 mol/L,培养温度为30℃,初始pH=7.0,摇床转速为120 r/min;对Pandoraea sp.B-6,氮源为磷酸氢二铵,氮源浓度为0.03 mol/L,培养温度为30℃,初始pH=7.0,摇床转速为120 r/min;对Novosphingobium sp.B-7,氮源为硝酸铵,氮源浓度为0.01 mol/L,培养温度为30℃,初始pH为5.0,摇床转速为120 r/min。在适宜的降解条件下,这3株细菌第3天的木质素降解率均可达到30%～35%。     

木材类Klason法木质素的结构表征及其热解特性

运用元素分析与红外光谱分析仪(FTIR)对Klason法提取的枫木及杉木木质素进行化学结构表征,发现枫木木质素比杉木木质素含有更多的紫丁香酚结构单元.利用热重红外联用分析仪(TG-FTIR)研究了2种木材木质素在动态升温条件下的失重特性及主要气体产物的析出过程,发现木质素热解过程主要分2个阶段,其中枫木木质素为148~268℃及295~494℃两个阶段,杉木木质素则为150~308℃及312~518℃两个阶段.第1个阶段的主要产物是酚类化合物及二氧化碳(CO2),第2个阶段则主要是甲烷以及甲醇的析出,一氧化碳(CO)的生成量也有所增加.基于实验分析,采用一级一阶模型计算枫木、杉木木质素热解2个阶段的动力学参数.     

磷酸法木质素基活性炭活化过程研究

以玉米芯木质素为原料,采用磷酸活化法制备木质素基活性炭.结合FTIR、低温氮吸附、拉曼光谱等表征手段,探究了不同活化温度(300～600℃)及磷酸与木质素质量比(1～3)对活性炭孔隙结构的影响,并探究磷酸活化木质素的反应机理.对比研究了有无磷酸作用下木质素受热过程中气体产物的变化规律.实验结果表明,磷酸降低了木质素中官能团的断键温度,使得CO、CO_2和CH_4的生成温度降低;促进了高温下(500℃)木质素半焦的缩聚,使高温下H_2生成量增多;中孔和微孔在350℃以上开始发展,在500℃孔隙最为发达,温度的进一步升高使得孔体积减小;磷酸与木质素质量比增大可以提高中孔率.在活化温度500℃和磷酸与木质素质量比2～3条件下,制得活性炭比表面积达1 046 m~2/g,收率55%.     

木质素制备香兰素的工艺研究

用造纸废液分离的木质素与亚硫酸氢钠反应生成木质素磺酸盐,该盐在碱性条件下进行高压催化氧化,经革取精制后得到香兰素。用正交实验方法考察了木质素磺化、木质素磺化盐氧化及香兰素的革取过程中,各主要工艺参数的变化对香兰素收率的影响,并得出了最佳的工艺条件。实验结果表明：在最佳工艺条件下,木质素经磺化,磺酸盐经氧化后,生成的香兰素收率最高可达10．8％。     

无机盐对木质素磺酸钠静电逐层自组装的影响

将加有盐的木质素磺酸钠(SL)和聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDAC)通过静电逐层自组装制备成木质素多层膜,研究了无机盐对SL/PDAC静电逐层自组装的影响.SL/PDAC自组装过程用紫外-可见分光光度计来监控,自组装膜表面形貌用原子力显微镜(AFM)来表征.结果表明:SL浸渍溶液中的离子强度和盐种类对自组装过程中SL的吸附特征产生重要影响.当所加盐是NaCl时,在所研究的离子强度范围内,随离子强度增加,自组装膜中SL的吸附量增大,吸附速率减慢,自组装膜表面粗糙度增加.相同离子强度下,当所加盐分别为LiCl、NaCl、KCl时,SL的吸附量随阳离子半径增大而依次增大;当所加盐分别为NaCl、NaBr、NaI时,SL的吸附量随阴离子半径增大而依次减少.     

三种不同来源木质素的结构分析

通过红外光谱和核磁共振氢谱分析了三种不同来源木质素的结构,发现针叶材木质素中含有大量的愈创木基丙烷结构,而没有紫丁香基丙烷结构的存在;阔叶材木质素和草本木质素中既有愈创木基丙烷结构也有紫丁香基丙烷结构。     

沥青混凝土面板防渗层木质素纤维掺量试验研究

张河湾抽水蓄能电站上水库通过添加木质素纤维的方法来改善其高温下库坡沥青混凝土面板防渗层的稳定性.分析在不同沥青用量下,木质素纤维掺量与沥青混凝土的斜坡流淌值的关系,对不同木质素纤维掺量下的拉伸应变值和弯曲应变值进行比较,得出木质素纤维的最佳掺量.     

碳13核磁共振谱法在木质素化学中的应用

<正>引言 木质素是木材和禾本科植物原料的主要组成之一,占植物纤维原料的1╱3～4╱5,是自然界中仅次于纤维素的第二种丰富的可更新的有机资源。木质素又是最复杂的生物高聚物之一,它是由愈疮木基丙烷、紫丁香基丙烷和对-羟基苯基丙烷三种结构单元通过各种醚键和碳-碳键连接而成的。木质素化学结构的研究是一项非常艰巨的工作。一些世界上最好的天然物化学家们经过了近140年的努力,对木质素的结构才有基本的了解,但仍有一些细节问题需进一步研究解决。     

烧碱法草浆木质素的混凝作用试验研究

从厌氧处理前后的烧碱法草浆黑液中提取的木质素对蒙脱土悬浊液、味精废液和印染废水等具有良好的处理效果。试验发现，从经过厌氧处理的黑液中提取木质素有较好的混凝作用，去除废水浊度、色度和ＣＯＤ的效率比从原黑液中提取的木质素高。研究表明草浆碱木素是一种具有开发前景的混凝剂。     

丙烯酰胺与木质素磺酸盐共聚接枝的研究

在常规实验条件下木质素磺酸盐与丙烯酰胺能发生接枝共聚。研究了聚合影响因素,得到木质素与水的质量比,木质素与单体的质量比,反应温度,引发剂浓度、反应时间等因素对改性反应影响的最佳配比条件。-CONH2接枝链的产生削弱了木质素原有的网状结构,因此接枝后的产物吸附能力较改性前明显增强。     

紫丁香基木质素二聚体模化物热解的动力学机理

紫丁香基木质素是一种重要的木质素,天然木质素也大多通过β-O-4键连接成网状结构,β-O-4型紫丁香基木质素二聚体模化物在前人研究的模化物基础上增加了多个甲氧基基团,更接近实际的紫丁香基木质素结构。在软件Materials Studio 2019的Dmol3模块中,基于密度泛函理论利用B3LYP杂化泛函,对β-O-4型紫丁香基木质素二聚体模化物在875 K、101 kPa条件下的热解反应路径进行模拟,计算每步反应的反应物与生成物的焓值,并通过Vibration Analysis模块进行频率分析确认只有实频,没有虚频;计算每步反应的焓变并对反应路径总焓变进行比较,总焓变越小表明该路径在热力学上越容易发生,进而得到其较具优势的反应路径,最终得到对应路径的热解产物。结果表明,β-O-4型紫丁香基木质素二聚体模化物在875 K、101 kPa下的初步热解较有可能发生Cα—Cβ键的断裂与β-O-4键的断裂,其中最可能发生β-O-4键的断裂;较具优势的反应路径包括总焓变为-59.65 kJ/mol的R4、总焓变为-219.44 kJ/mol的R10、总焓变为-14.93 kJ/mol的R12、总焓...