转基因大麦茎秆木质素含量及相关特性

以不同转基因大麦(T1,T2)及非转基因对照(WT,NT1)为供试对象,采用比色法及组织化学定位的显微分析并结合傅里叶红外光谱分析(FT-IR),研究了其茎秆木质素含量、代谢关键酶活性、茎秆解剖结构及FT-IR特征.结果表明:不同基因型大麦茎秆木质素含量、薄壁组织及维管束的数目、细胞壁中愈创木基木质素(G)、紫丁香基木质素(S)及A(S)/A(G)(吸收峰面积比)均未见显著改变.与野生型大麦比较,转基因大麦T1的木质素代谢关键酶苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性的显著下调(降幅达66%)、过氧化物酶(POD)活性的显著上调(增幅达76%)、茎秆厚壁组织明显变薄及对-羟基苯基木质素(H)比例的显著减小...     

造纸黑液中木质素的分离与结构表征

为了综合利用造纸黑液,分别采用H2SO4溶液和H3PO4溶液从黑液中沉淀粗木质素,并分别用苯-乙醇溶液和丙酮溶液对其抽提纯化.考察了采用不同酸沉淀及溶剂抽提对木质素得率的影响,并对黑液木质素进行了元素分析、傅里叶红外光谱分析、13C NMR以及1H NMR等结构表征.实验结果表明:采用不同酸沉淀及溶剂抽提得到的木质素结构相差不大,采用H2SO4沉淀及苯-乙醇抽提方法制备的苯-乙醇木质素得率最高;黑液木质素含有较多的愈创木酚-紫丁香酚单元结构,呈现明显的硬木木质素特征;在苯-乙醇木质素与丙酮木质素中,苯丙烷结构单元经验式分别为C9H12.61O1.1(OCH3)1.43和C9H13.33O2.10(OCH3)1.38,每个C9单元中的β—O—4键仅为0.28和0.27个,β—β键仅为0.15和0.11个;黑液木质素中羟基和羧基数量较磨木木质素丰富.黑液木质素具备多种活性官能团,表现出与磨木木质素不同的结构特征,应用前景广阔.     

微波提取玉米秸秆木质素的方法研究

探讨了用1,4-丁二醇为萃取剂,利用自制的微波辅助萃取装置提取玉米秸秆中的木质素的方法,并用红外光谱法和紫外光谱法对提取物进行表征.结果表明,微波法可以用于木质素的提取,具有快速高效的特点.提取出的木质素结构中含有羟基、甲基、亚甲基、羰基、酚羟基、苯环等基团,外观呈黄褐色与相关文献研究的木质素结构相似.     

新型木质素基树脂的制备工艺优化及吸附性能评价

以木质素磺酸钠和葡萄糖为原料,采用溶液聚合法制备了一种新型球形木质素基树脂(LBR)。通过正交试验筛选制备LBR的工艺条件,得到制备LBR的优化工艺条件为：木质素磺酸钠用量10g,聚合反应温度190℃,葡萄糖用量5%(占木质素磺酸钠的质量分数),体系pH 0.5。在此优化条件下,制备的LBR产率达到37.75%。利用红外光谱、热重分析、X衍射分析、扫描电镜及Boehm滴定等分析测试手段对LBR的结构和物性进行了表征和测定,结果表明所制备的LBR是由随机样式极强的无定形高聚物组成,且负载有大量酸性基团（羧基、内酯基和酚羟基）;在低于250℃时,LBR具有良好的热稳定性;LBR呈现球形颗粒状,具有发达的微孔结构,较大的比表面积,有效粒径范围在1~10μm之间。此外,室温条件下,LBR对Cr(VI)的饱和吸附量高达74.29mg/g。     

玉米秸秆还原浸出高铁低品位锰矿研究

采用"玉米秸秆硫酸预处理—浸出"工艺处理含Mn 9.63%(质量分数)的朝阳锰矿.通过试验考察用硫酸对玉米秸秆进行预处理的时间、秸秆用量、温度、硫酸浓度和浸出温度对锰浸出率的影响.试验表明,在秸秆用量2.5 g、时间10 min、硫酸浓度1.2 mol/L、温度80℃时预处理秸秆,浸出温度为90℃的条件下,锰的浸出率达92%,杂质铁溶出率仅为20%.玉米秸秆处理前后FTIR分析结果表明,对秸秆进行硫酸预处理能够破坏难降解的木质素结构,有利于提高锰的浸出效果.     

木质纤维素生物质组分的催化快速热解

本文以酸性HZSM-5分子筛为催化剂,利用热重分析(TGA)和热裂解-气质联用(Py-GC/MS)等技术考察了生物质的两大组分纤维素和木质素的催化热解过程.氮气气氛下慢速热解的TGA实验表明,纤维素与Kraft木质素分别于285℃和135.7℃开始热解,纤维素热解后的残留量较少,仅为初始质量的8.6%,而Kraft木质素热解后的残留量高达61.9%.氦气气氛下的Py-GC/MS实验表明,纤维素快速热解的主要产物为左旋葡聚糖(LG)、羟基乙醛和羟基丙酮,积碳率仅为5%;Kraft木质素快速热解产物主要为含有不同取代基的酚类化合物,积碳率为50%.催化快速热解的Py-GC/MS实验表明,加入酸性HZSM-5分子筛可以使生物质热解产物实现有效的加氢脱氧,大大提高了热解油中的芳烃含量.然而由于热解过程中HZSM-5分子筛失活很快,使得积碳问题更加严重,纤维素催化热解的积碳率为61%,木质素样品更是高达85%.     

生物质/聚吡咯复合材料的电化学性能研究

在造纸行业中作为废液的木质素磺酸盐是一种含有甲氧基和酚羟基的生物质衍生物,由于具有可逆的氧化还原反应而提供赝电容.但木质素磺酸盐的导电性低,从而不能直接作为超级电容器电极.本文在含木质素磺酸钠(Lig)的体系中原位聚合吡咯(Py)制备了具有导电性能的木质素磺酸钠/聚吡咯复合材料(LP).通过扫描电镜(SEM)和傅里叶红外光谱(FTIR)测试对其形貌和结构进行表征.结果表明:当Lig与Py质量比为1∶1和电流密度为1 A/g时,复合材料具有高的比电容(346.8 F/g),相比于单纯聚吡咯(PPy)的比电容提高了约50 F/g.而且当电流密度从1 A/g升高到10 A/g时,LP1的倍率性能高达60.8%,比PPy提高了9.3%.在高电流密度10 A/g时,复合物LP1经过1 000次恒电流充放电后仍保留了47%的电容值,表明复合物LP1表现出好的循环稳定性.     

季铵型木质素的合成及其对AuCl4-的吸附性能

以稻草为原料,经酚化、交联和胺化后合成了季铵型木质素,并研究了其对AuCl-4的吸附性能.通过傅里叶红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)和差热-热重分析(TG-DSC)对合成产物进行了表征,考察了AuCl-4初始浓度、盐酸浓度和吸附时间对AuCl-4吸附效果的影响.研究结果表明,合成的产物为热稳定性好且含有大量孔隙和表面粗糙的不规则块状季铵型木质素;在盐酸浓度为0.5 mol·L-1,AuCl-4初始浓度为6.0 mmol·L-1,吸附100 h时AuCl-4的最大吸附容量为3.27 mol·kg-1,在0.5 mol·L-1盐酸和1.0 mmol·L-1 AuCl-4的条件下吸附达到平衡时间为360 min.经扫描电镜和X射线衍射分析和傅里叶红外光谱分析表明吸附后的AuCl-4被季铵型木质素中的酚羟基还原而以单质形态析出.     

造纸黑液提取木质素的抗氧化性研究

首次报道了酸化-抽滤法提取木质素过程中不同提取条件对木质素抗氧化性的影响.正交实验结果表明,提取过程中提取条件对木质素的抗氧化性影响排序为:pH值提取时间≥提取温度;在常规提取设备中其最大抗氧化性提取条件为pH3.5、温度55℃和提取时间5 h.利用红外光谱对木质素官能团进行半定量分析可知,游离羟基含量对木质素抗氧化性有较大贡献,酚羟基占羟基总量的70%左右.     

丽江产西南獐牙菜的化学成分研究

西南獐芽菜(Swertia cincta Burk.)为一种龙胆科獐牙菜属的民间植物药.对采自云南省丽江石鼓镇的西南獐牙菜进行化学成分研究.采用现代分离分析技术,从全株该植物95%的乙醇提取物的乙酸乙酯萃取部分,分离出9个已知的酮类化合物,并用现代波谱分析技术鉴定了它们的结构分别为:(1)2,8-二羟基-1,6-二甲氧基酮,(2)1-羟基-3,7,8-三甲氧基酮,(3)1,5-二羟基-3,8-二甲氧基酮,(4)1-羟基-3,5,8-三甲氧基酮,(5)1,3,5,8-四羟基酮,(6)1,2,6,8-四羟基酮,(7)1,3,6,7-四羟基酮,(8)1,3,7-三羟基酮,(9)1,2,3,4-四氢-1,4,6,8-四羟基酮.     

稻壳和稻草的热重-质谱分析及其反应动力学

采用热重-质谱(TG-MS)联用对比研究了氮气气氛中稻壳和稻草在升温速率分别为5,20℃/min时的热解行为,分析得到了稻壳和稻草热裂解过程产生的小分子气相产物(CO,CO_2,CH_4,H_2)随温度和升温速率变化的释放规律.结果表明:稻壳和稻草的热解过程可分为脱水干燥预热解阶段、挥发分析出快速热解阶段和残余物裂解炭化阶段;稻草热解总失重率约为75%,稻壳约为55%,而且稻草的热解特性指数高于稻壳;稻草热解释放生物质燃气主要成分(CO,CH_4,H_2)的离子流强度明显高于稻壳;用Coats-Redfern法计算生物质的热解动力学参数,表观活化能和挥发分初始析出温度均是稻草稻壳,这与实验结果吻合,表明相同条件下稻草的热解性能优于稻壳.     

稻草制浆黑液中木质素/二氧化硅复合材料的制备

利用稻草制浆黑液酸沉淀法原位合成木质素/二氧化硅复合材料, 考察反应体系的pH值和反应温度对复合材料产量和各组分质量分数的影响, 并对复合材料进行表征. 实验结果表明, 在pH=3, 反应温度为50 ℃的条件下, 木质素/二氧化硅复合材料的产量最高, 其中二氧化硅的质量分数为25.92%.     

不同农业生物质废弃物的热解特性及动力学对比

为了充分利用农业生物质废弃物进行热解气化,以玉米芯、花生壳、稻壳和稻秸为研究对象,以高纯氮气为载气,通过热重分析和质谱分析联用技术,考察了其热解过程的失重机制、热流变化规律、小分子可燃气体(CO,H_2和CH_4)的释放规律及综合热解特性.结果表明,生物质的热解失重主要发生在220~410℃,玉米芯在该区间的失重最高,占总失重的80%~90%;挥发分综合释放指数D:玉米芯稻秸稻壳花生壳,活化能:稻壳玉米芯稻秸花生壳,固体剩余物:稻壳花生壳稻秸玉米芯,总体上看,玉米芯和稻秸的热稳定性较差,而稻壳和花生壳的热稳定性较好;通过Coats-Redfern法计算得到了相应的活化能和频率因子,计算结果与热重试验基本一致.     

Biorefinery of bacterial cellulose from rice straw: enhanced enzymatic saccharification by ionic liquid pretreatment

The pretreatment of rice straw is often used to enhance the hydrolysis. 1-allyl-3-methylimidazolium chloride([AMIM]Cl) is a kind of low viscous,nontoxic and recyclable ionic liquid. It was used to treat rice straw and improve the enzymatic hydrolysis of rice straw in this study. The factors influencing the pretreatment were as follows:the dosage of rice straw in [AMIM]Cl,crush mesh of rice straw,pretreatment temperature and time. After the pretreatment with a 3 %(the weight ratio of rice straw to ionic liquid) rice straw dosage in [AMIM]Cl at 110 ℃ for 1 h,the yield of reducing sugar of regenerated rice straw by 33 U/mL cellulase hydrolysis was 53.3 %,which was two times higher than that of un-treated rice straw(23.7 %) . More researches regarding straw biorefinery to bacterial cellulose are being performed in the lab and prospective results will be published in near future.     

四种原料热解产生的生物炭对Pb2+和Cd2+的吸附特性研究

以木屑、米糠、稻杆、玉米秸杆为原料, 在300, 400, 500, 600和700℃下, 氮气保护的无氧气氛中热解制成生物炭, 探讨不同类型生物炭对水溶液中重金属Pb²⁺和Cd²⁺的吸附效果。研究发现, 对于4种生物质原料而言, 在700℃下制备的生物炭对水溶液中Pb²⁺和Cd²⁺的吸附效果均优于其他制备温度下获得的生物炭, 其中稻杆生物炭(700℃)吸附容量最高, 对Pb²⁺和Cd²⁺分别为126.58和60.61 mg/g。利用X射线荧光光谱、环境扫描电子显微镜、气体吸附仪等方法, 分析700℃下制取的4种生物炭的矿物相元素组成、表面形貌及其比表面积。采用X射线衍射法分析4种生物炭样品在吸附重金属后的矿物相特性, 分析其重金属吸附机理。结果表明, 4种生物炭对Pb²⁺和Cd²⁺的吸附均满足Langmuir等温吸附模型, 同时XRD分析显示Pb²⁺和Cd²⁺在生物炭表面以碳酸盐、磷酸盐、硅酸盐和亚硫酸盐形式存在。     

羟基自由基活性氧处理机械草浆分离半纤维素和木质素

基于生物质精炼与制浆相结合的构想,采用羟基自由基活性氧处理机械草浆,分离半纤维素和木质素,探讨了温度（T）、反应时间（t）、H₂O₂浓度质量分数（w）和固液比（r）等因素对半纤维素、木质素提取效果的影响。实验结果表明：在T=160℃,t=2h,w(H₂O₂)=1.5%,r=5g/L的反应条件下,半纤维素和木质素脱除率最高,分别达到82.68%,91.22%。     

稻草浸泡液的抑藻效果与抑藻活性组分的初步分析

通过XAD树脂固相萃取和GC-MS解析,研究了不同降解方式和降解时间的稻草浸泡液中的控藻活性组分与抑藻效果的关系。结果表明,稻草本身存在抑藻活性物质,低温浸泡4天的无菌稻草液在2.5g/L投加量下,对微囊藻的抑制作用达到了69.3%。好氧和厌氧降解稻草浸泡液均可抑藻效果,如厌氧和好氧浸泡15天的稻草液在1.5g/L浓度下对微囊藻的抑制作用分别为83％和81％。通过GC-MS检测,稻草浸泡液的活性物质组分主要有萘胺类、酯类和酚类,其中最为典型的酯类物质为邻苯二甲酸二丁酯以及其衍生物。随着稻草降解时间的延长,浸泡液中存在的有机物组分的种类与含量均有所减少,尤其好氧降解处理方式更为显著。稻草浸泡液抑藻物质和抑藻效果有明显的对应关系。     

木质素催化固化苯并噁嗪及其产物热性能研究

以对甲酚-苯胺型苯并噁嗪为模型化合物,玉米秸秆木质素为固化催化剂,用¹H-NMR研究木质素催化苯并噁嗪的聚合机理。随后将木质素与双酚A-苯胺型苯并噁嗪共混,得到不同木质素质量分数（0、0.5%、1%、2%、5%）的共混体系。通过DSC研究了共混体系的固化行为,并用DMA、TGA对固化产物热性能进行测试。结果表明：在木质素催化作用下,苯并噁嗪首先开环聚合生成含苯氧结构和Mannich桥结构的中间体,而苯氧结构中间体不稳定,会重排生成Mannich桥结构的最终产物;木质素的引入显著降低了苯并噁嗪的固化温度,且随着木质素含量的增加,共混体系的起始固化温度和固化峰值温度均逐渐降低;与聚苯并噁嗪相比,共混体系固化产物的玻璃化转变温度升高,分解温度略有下降,800 ℃时的残炭率有所提高。     

娄彻氏链霉菌发酵改善水稻秸秆加工性能的研究

【目的】应用正交试验,研究了娄彻氏链霉菌发酵对水稻秸秆加工性能的影响。【方法】在30℃、含水率为65%的条件下,探究了发酵时间、接种量、碳氮比3因素对水稻秸秆质量损失率,纤维素、半纤维素和木质素的降解率,以及最大压应力和黏度(加工性能)的影响,并利用SPSS 19.0软件分析了降解条件与水稻秸秆理化性能的相关性。【结果】娄彻氏链霉菌发酵条件对水稻秸秆的降解性与加工性能的影响顺序为:发酵时间碳氮比接种量;通过相关性分析可得,发酵时间与纤维素、半纤维素和木质素的降解率以及质量损失率极显著正相关,与秸秆的最大压应力和黏度显著负相关。发酵的最优条件为:碳氮比为25,接种量为0.8%,发酵时间为20 d。此时水稻秸秆的最大压应力为5.62 MPa,较原秸秆降低了10.74%;黏度为415.8 m Pa"s,较原秸秆提高了29.7%;平衡扭矩则降低了18.2%。微观结构(SEM)显示发酵后水稻秸秆表面粗糙、凹凸不平,内部结构发生了变化。【结论】娄彻氏链霉菌发酵改变了水稻秸秆的物理化学结构,改善了水稻秸秆的加工性能。     

稻麦草氨法制浆工艺研究

研究了在氨水中添加少量钾碱作为蒸煮剂的稳麦草制浆新工艺，讨论了蒸煮剂的用量和配比，液固比，蒸煮最高温度，升温时间和保温时间对蒸煮效果的影响，继而确定了适宜的工艺条件，结果表明，该蒸煮体系对稻，麦草木素的脱除率达到85%。纸浆得率为稻草38.12%(细浆得率）和麦草49.65%(粗浆得率）。通过红外光谱（IR）测定了稻草蒸煮过程中木质素的结构变化。