产业化工况下木质纤维素生物炼制过程的流程模拟

针对产业化规模的木质纤维素生物炼制工艺,在Aspen plus流程模拟平台上建立了全过程流程模拟模型.构建了木质纤维素生物炼制中涉及物质的全组分物性数据库,建立了Aspen plus平台上的严格热力学流程模拟模型;对年加工300 000 t玉米秸秆原料生产纤维素乙醇的产业化装置进行了严格流程模拟计算,从节能减排角度对纤维素乙醇生产过程中的新鲜水用量、废水减排和蒸汽能耗等工程问题进行了分析,并给出了积极的节能减排解决方案.该模型可以为产业化纤维素乙醇生产技术的过程设计、操作优化以及技术经济评价提供设计和优化工具.     

玉米秸秆纤维素高效分离工艺研究

采用有机酸混合液为溶剂、稀盐酸为催化剂,将玉米秸秆在常压下蒸煮,再经过氧化氢处理,将半纤维素和木质素与纤维素脱离,达到分离出纤维素的目的 .处理后的废液再经酸沉-醇析法,分离和回收半纤维素与木质素,实现秸秆资源的全组分分离.通过对纤维素分离工艺的探讨,确定了玉米秸秆组分分离实验的最佳工艺条件.结果表明,甲酸、乙酸和水体积比为30∶60∶10,反应温度90℃,反应时间4 h,粗纤维素以5%过氧化氢为溶剂,溶液pH为12,60℃条件下处理3 h,得到的纤维素纯度可达到94.2%,纤维素、木质素和半纤维素的回收率分别为88.9%、75.6%和28.5%.     

紫茎泽兰和飞机草茎、叶若干成分含量的测定及红外光谱比较

采用非木质造纸原料成分分析法测定了2种恶性入侵杂草紫茎泽兰和飞机草茎干和叶片中若干组分的含量,并比较了2者茎干和叶片红外吸收光谱和热水抽提液的紫外吸收光谱.结果表明,2种植物茎干中的纤维素、综纤维素和木素等含量高于叶片中的含量,而冷热水等抽出物的含量则低于叶片.因紫茎泽兰和飞机草茎、叶含有在205 nm处有较大吸收峰的抽出物,不宜采用造纸原料测定酸溶木素的方法来测定紫茎泽兰和飞机草酸溶木素的含量.飞机草茎干中克拉森木素以及综纤维素含量高于紫茎泽兰,而茎干中硝酸乙醇纤维素含量相近.2者茎干中纤维素含量与玉米秆相当,表明具有开发利用作为造纸和生物质原料的潜力.对二者茎、叶红外光谱分析表明2者化学结构基团组成具有高度相似性.     

蔗渣碱氧预处理及酸解转化乙酰丙酸研究

以蔗渣为原料,采用碱氧预处理法从蔗渣中分离纤维素和木质素,分析碱氧作用机理,并酸解预处理得到的纤维素制备乙酰丙酸,考察了不同预处理条件对后续酸解转化的影响.结果表明:蔗渣在120℃的4%NaOH/1.2%H_2O_2溶液中蒸煮4h,纤维素百分比可从46.5%提升至78.6%.NaOH和H_2O_2均能使原料中纤维素百分比提高,但作用机理有所不同.NaOH的作用是溶解蔗渣中非纤维素组分,提高纤维素所占百分比;H_2O_2的作用是氧化降解NaOH溶液中的木质素,降低溶液粘度并提高溶解能力,减少纤维素表面残留的木质素.在碱氧预处理过程中,蔗渣中的纤维素会有一定流失,并且残留的纤维素在NaOH溶液中得到了晶化,不利于后续的酸解转化,纤维素的有效转化率始终维持在35%左右.     

超声波协同作用对纤维素选择性酸水解的影响

利用超声波协同金属离子催化纤维素酸水解,探讨了超声波协同对酸水解选择性的促进作用.以酸浓、金属铁离子用量、水解时间和水解温度作为变量,通过四因素三水平正交实验优化实验参数,研究超声协同作用对水解纤维素产品性能的影响.通过激光粒度分析仪、X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、傅里叶红外光谱（FT-IR）和热重分析（TG）对水解纤维素纤维长度、晶型结构、化学组分及形态特征变化进行了表征比较.结果表明：当Fe3＋ 浓度为0.3mol/L,HCl浓度为2.5mol/L,温度80℃,反应时间50min时,超声协同作用下的水解纤维素结晶度为79.58%,与未处理试样相比增加了9.89%,水解纤维素平均长度由47μm降为29μm,纤维素化学结构和晶型均未发生改变.     

植物纤维素合成酶研究进展

纤维素是自然界分布最广、含量最多的一种多糖,占植物碳含量的50%以上。在植物中,纤维素是细胞壁的主要组分和承重元件,由纤维素合成酶复合体(CSCs)在质膜上催化合成。笔者综述了纤维素合成酶(CESA)的类型、结构、互作基因及关于CSCs结构、组装、运输的研究进展。植物细胞壁分为初生细胞壁和次生细胞壁,不同类型细胞壁中控制纤维素合成的CSCs由不同类型的纤维素合成酶(CESA)构成,且CSCs中CESAs的比例可能具有物种特异性。大多数植物中CESAs的化学计量比都是1∶1∶1,但在杨树的应力木组织中次生细胞壁相关CESAs的化学计量比为8∶3∶1。CSCs在高尔基体上装配并通过跨高尔基体网络分泌到质膜,而质膜上CSCs的丰度和分布很大程度上决定了纤维素的定向沉积。纤维素的合成和定向沉积在植物生长发育及抵御胁迫过程中发挥重要的作用。目前已发现多个关键基因通过与CSCs中特定CESA互作来识别和调控CSCs的运输。CESAs基因的表达水平也是影响纤维素合成的重要因素,油菜素甾醇等激素能通过调控CESAs的表达来控制纤维素的合成。未来在CESA功能、CSCs结构模型、CSCs中不同类型CESA所占比例、CSCs组装和运输与纤维素合成速度之间的关系,以及CESA基因的表达调控机制等方面可运用基因编辑技术进一步开展工作,从而完善植物纤维素合成的调控机制。     

超声波预处理下的稀酸-球磨系统降解桦木木屑

为研究木质纤维素水解技术,利用超声波结合稀酸球磨系统的方法降解桦木木屑.在pH=5的柠檬酸中处理36小时后,桦木木屑的还原性糖产率为130mg/g wood,主要的单糖组分为木糖、葡萄糖和甘露糖.利用X-射线衍射仪和紫外扫描仪对于球磨前后木屑的晶体结构和化学键变化进行表征,结果显示:稀酸球磨系统可以在常温常压下较好地水解木屑的木质纤维素.其中木质纤维素的结晶度明显降低,产生更多的不定形态纤维素,并且木质素部分被破坏,说明超声波预处理过程提高了纤维对化学试剂的可及性,促进木屑的糖化水解.     

显微技术在木质纤维素生物质预处理 研究中的应用进展

木质纤维素生物质细胞壁中主要组分(纤维素、半纤维素和木质素)相互交织形成的网状结构是生物质转化过程中的天然抗降解屏障。有效的预处理能打破这种屏障,提高酶水解转化效率。显微技术包括显微镜技术和显微光谱技术,能够在多尺度下展现木质纤维素生物质在预处理中细胞壁微观结构变化和组分含量等信息。笔者介绍了原子力显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、显微拉曼光谱等显微技术在木质纤维素生物质预处理过程研究中的应用。利用显微镜技术可直接观察预处理中细胞壁表面结构的变化,并分析其对酶水解可能产生的影响; 利用显微光谱技术可原位分析预处理对细胞壁组分化学结构与超微结构的影响; 多种显微技术组合弥补了单一手段的不足,可获得木质纤维原料生物构造、组分含量及分布等方面更为详细的信息。     

浆粕原料对轮胎帘子线用Lyocell纤维性能的影响

采用凝胶渗透色谱法(GPC)对几种不同的纤维素原料进行了表征,并对各种纤维素原料纺制的Lyocell纤维的性能进行了测试.结果表明,相对于α-纤维素质量分数而言,原料的相对分子质量对纤维力学性能的影响更大一些.当纤维素原料的聚合度接近时,纤维素原料中α-纤维素质量分数越高,Lyocell纤维的力学性能越高,且纤维耐热性及尺寸稳定性越好.同时探讨了高相对分子质量纤维素与中等相对分子质量纤维素的混合浆粕对Lyocell纤维性能的影响,证实了通过两种纤维素浆粕的混合可获得可纺性佳、力学性能好的Lyocell纤维,从而表明,采用这种混合体系为原料也是提高Lyocell纤维力学性能和制备轮胎帘子线用纤维素纤维的一种可行的途径.     

纤维素在NaOH/尿素/硫脲复合溶剂体系中的溶解性能研究

纤维素可溶于NaOH/尿素/硫脲复合溶剂体系.实验采用正交实验的方法研究了NaOH/尿素/硫脲的浓度对纤维素溶解的影响,以及各种溶解条件对溶解效果的影响.通过用XRD、FT-IR表征了该体系下所得的再生纤维素膜.结果表明:纤维素在该水溶液体系下的最佳溶解条件:NaOH的质量分数7%,尿素的质量分数7%,硫脲的质量分数10%,冷冻温度-10℃,在该条件下对纤维素有很好的溶解性能且纤维素溶解再生后为纤维素Ⅱ.     

基于一般化三电极的山区输电杆塔接地电阻测量方法

介于0.168布极法、三角形法和钳表法在测量山区复杂地形条件下杆塔接地电阻方面的某些局限性,提出将便于灵活布线的一般化三电极布线法应用于山区复杂地形输电线路杆塔接地电阻的测量中,并将其测量结果同规范中推荐的三极三角形法和钳表法的测量结果进行对比分析。研究结果验证了本文采用的杆塔接地电阻测量方法的正确性和工程可行性,为山区复杂地形条件下的架空输电线路杆塔接地电阻测量提供新的方法。     

塑性力学中的新理论新方法

利用塑性应变理论及变分原理提出了一个分析弹塑性问题的新理论新方法．这种新理论新方法避开了非线性应力应变关系，抛弃了分析弹塑性问题的传统做法，避免了上述传统做法带来的困难，不仅计算简便，而且精度高，为弹塑性分析开拓了一个新途径．     

W值水质评价法的改进与应用

W值水质评价法是一种计算简单、实用性强的水质评价方法,但存在一些不合理之处,针对这些不足之处提出改进的方法,使W值水质评价法与模糊数学隶属度相结合.用W值水质评价法、改进的W值水质评价法分别评价三峡库区主要城市江段的水质,并与模糊数学综合评价方法所得结果进行对比分析,结果表明改进的W值水质评价法是一种有实用价值的水质评价方法.     

基于结构测试的损伤诊断方法研究

从结构测试的角度论述了结构损伤诊断方法．该方法以结构测试为基础，将测试数据与模型分析结果进行综合分析比较，从中得到结构刚度等参数变化的信息，实现结构的损伤判别与定位定量分析．按测试方式的不同可分为基于静力测试的损伤诊断法、基于振动测试的损伤诊断法以及基于振动和静力综合测试的损伤诊断法．其中基于振动测试的损伤诊断法可进一步分为直接的系统识别方法、损伤指标法和有限元模型修正法．指出了损伤诊断方法的研究现况及存在问题，对今后研究的方向作了展望．     

共轭梯度法和最速下降法的混合算法

将共轭梯度法与最速下降法有机地结合起来,构造了一种共轭梯度法和最速下降法的混合算法,并证明了该算法的全局收敛．混合算法既提高了共轭梯度算法的收敛速度,又解决了目标函数“性态不优”时,最速下降法难以求解的问题．同时也可以看到共轭梯度法与最速下降法仅仅是混合算法的特例．     

粉末烧结的计算机模拟方法研究进展

粉末烧结是多种因素作用下的一系列物理、化学变化的复杂过程,计算机模拟技术为研究复杂烧结过程提供了强有力的工具.笔者总结了近10年来计算机模拟方法在颗粒烧结过程中的应用研究进展,具体综述了相场法、蒙特卡罗法、有限元法、分子动力学法和离散单元法的研究.介绍了不同方法取得的代表性成果,并比较了不同数值方法的优势和劣势.通过总结,使读者对粉末烧结的数值模拟方法有较全面的认识.     

微分方程数值解的隐显式Runge—Kutta方法

Runge-Kutta方法作为一种单步高阶方法在求解常微分方程和方程组中受到了广泛的关注,它具有单步方法较少的存储优点,也能根据Taylor展开来提奄阶数并无需增加计算来求导。Runge—Kutta方法的各种改进在很多领域也得到应用。本文主要研究在Runge—Kutta方法基础上改进的一种办法．即：隐显式Runge—Kutta方法。     

菌落PCR方法的建立及其与常规PCR方法的比较

为建立一种快速、经济、敏感的PCR检测方法,以直接检测出环境、海产品等中的靶基因,通过PCR扩增已知携带tlh和tdh基因的副溶血弧菌标准菌株,并和常规PCR方法比较,初步建立了菌落PCR技术;再以副溶血弧菌标准菌株为阳性对照,以本实验室自海洋环境中分离得到的数株野生菌株为检测对象,采用新建立的菌落PCR以及常规PCR方法对它们进行扩增比较,进一步证明了菌落PCR技术检测携带相关基因菌株的可靠性．通过比较,发现菌落PCR和常规PCR的结果相当一致,两种方法均能扩增出阳性对照标准菌株中tlh和tdh基因．     

氧速率法测定血清葡萄糖与其他方法的比较

为了评价GOD-OR法的性能,笔者采用了GOD-OR法、HK法和GOD法对血清葡萄糖进 行测定比较.结果表明:GOD-OR法的精密度、准确度以及与HK法、GOD法的相关性均较好,其抗 干扰性能均优于后两法.