几种木质类生物质的热重分析研究

采用热重分析法(TGA)对五种天然木质类生物质(白桦、黑皮油松、樟子松、栎树、黄檗)的热解过程及其表观动力学进行了研究。实验是在氮气气氛中分别以10、20、30、40、50℃.min-1等加热速率和40～60,60～80,80～100,100目等粒径条件下进行的。结果表明:几种木质类生物质的非等温热解只有1个剧烈失重阶段。随升温速率的提高,粒径的增大,生物质的最大热解速率提高,对应的峰值温度升高。木质类生物质的热解机理满足一级反应动力学方程,且随着升温速率的提高,粒径的增大,其活化能(E)和指前因子(A)增大,lnA与E之间存在近似的线性关系。     

木质纤维原料各组分温和液化行为

为开发可再生资源和缓解能源危机,研究了木质纤维原料的常压温和液化过程。在浓硫酸催化下,将甘蔗渣、甘蔗渣综纤维和甘蔗渣纤维素在乙二醇中130~190℃液化。对不同液化条件下残渣率、产物质量分布和红外谱图的分析。结果表明:在较低温度下,纤维素不易液化,半纤维素和木质素易液化;在较高温度下,纤维素可有效液化,木质素和半纤维素易发生再聚合形成不溶残渣;先较低温度再较高温度两步液化可有效降低残渣率。纤维素和半纤维素液化产物主要分布在水相;木质素产物主要分布在丙酮相;残渣同时来自三种组分。     

木质纤维素酶解的方法及意义

本文讨论了纤维素酶复合物水解木质纤维素的机理,并叙述了水解糖在发酵工业上的应用.     

转基因pYBGAl酵母发酵木质纤维素水解液制备燃料乙醇

采用转基因pYBGA1酵母发酵葡萄糖及纤维二糖培养基,通过交叉实验研究了温度、酵母投入量对乙醇产率的影响;对木质纤维素进行爆破预处理,得到葡萄糖和纤维二糖的质量分数占50%预处理水解液,采用转基因pYBGA1酵母对预处理水解液发酵制备乙醇。结果表明,转基因pYBGA1酵母最佳发酵温度为28℃,最佳酵母投入量为10⁸mL^-1;当水解液中糖浓度为20g/L时,预处理水解液发酵得到乙醇的最大浓度可达6.8g/L。     

Co/CFs的制备及其电催化析氢性能研究

 以木质纤维素为基体,采用浸渍、高温碳化的方法制备了木质碳纤维负载的钴纳米颗粒（Co/CFs）电催化剂。利用X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等对样品的化学组成和微观形貌进行了表征分析,并借助电化学工作站测试了样品的电催化析氢性能。结果表明,CFs的引入有效缓解了Co纳米颗粒（Co NPs）易团聚的问题,有利于实现活性位点的最大程度暴露。当Co/CFs用作析氢催化剂,达到10 mA·cm^-2的电流密度时需要的过电位仅为250 mV,并可保持长达15 h的催化稳定性。     

香蕉杆组分测定及其产沼气潜力的研究

【目的】测定香蕉杆中的纤维素、半纤维素和木质素组分,并对其发酵产沼气的潜力进行研究,以期为香蕉杆的资源化利用提供可靠的基础资料。【方法】分别采用改进后的硫酸-重铬酸钾氧化法、2mol/L盐酸水解法和72%浓硫酸法测定香蕉杆中纤维素、半纤维素和木质素的含量;在35℃恒温条件下进行厌氧发酵产沼气,绘制不同原料产沼气过程变化曲线图。【结果】香蕉杆纤维素、半纤维素和木质素含量分别为17.47%、11%、6.86%,其厌氧发酵产沼气最高可达到(155±3)mL/g TS。【结论】香蕉杆纤维含量较高,可作为沼气发酵原料使用,为香蕉杆的资源化利用提供有益参考。     

木质纤维素预处理物系的流变学特性表征以及计算流体力学模拟

预处理是木质纤维素生物炼制中的关键环节.传统的预处理一般在实验室规模的小尺度条件下进行,并未考虑大尺度反应器内的搅拌及搅拌桨型式对混合、传热和传质及预处理效果的影响.研究了在无游离水相存在的干式稀酸预处理反应器中,引入螺带搅拌桨强化混合和传递的可行性,对由固体玉米秸秆颗粒构成的固相体系进行了“拟流体”假设,针对木质纤维素吸水性强、流变学特性无法直接测定的特点,通过测定搅拌体系的扭矩值间接获得秸秆物系的表观黏度(ηa)和表观剪切速率(γeff),从而获得了表征秸秆物系虚拟流体的流变指数(n)和稠度系数(Kpl)；建立了干式预处理过程的计算流体力学(CFD)模型,并通过比对秸秆物系冷模实验和CFD模型计算的功率消耗和混合时间,验证了所建模型的准确性.CFD模拟和冷模实验的结果表明在无游离水相存在的干式预处理反应器中引入螺带搅拌桨进行强化混合和传递是可行的,并为带有搅拌的预处理反应器的放大和加工提供了依据.     

植物纤维素水解液脱除酚类化合物的研究

对植物纤维素水解液中抑制木糖醇发酵的酚类进行了脱除研究。研究表明，水解液采用Ca(OH)₂过中和可以脱除水解液中的一部分酚类化合物;对Ca(OH)₂过中和后的水解液分别采用有机溶剂萃取、活性炭和大孔吸附树脂吸附的方法进行深度脱除酚类化合物研究，结果表明S8大孔吸附树脂脱除植物纤维中酚类化合物的性能优于有机溶剂萃取法及活性炭吸附法。优化S8大孔吸附树脂脱除酚类化合物的操作条件，确定理想的脱毒操作条件为：温度35?℃，溶液pH值6.0，时间8?h，液固质量比5∶1。在该条件下植物纤维水解液通过Ca(OH)₂过中和及S8大孔吸附树脂脱毒，水解液中的多酚化合物的脱除率＞90%，单酚化合物的脱除率＞94%。