基于桉木预水解液的多形态碳微球的制备研究

以桉木溶解浆生产过程中的副产物预水解液为原料,采用水热碳化工艺对预水解液进行处理,以制备碳微球。探讨了水热碳化过程中聚（4-苯乙烯磺酸-马来酸共聚物）钠盐（PSSMA）用量对碳微球形貌及得率的影响,并探究了不同结构碳微球的成形机理。结果表明,预水解液是制备碳微球的理想碳源,PSSMA可通过在碳微球表面提供静电斥力以调控碳微球形貌,使碳微球由交联的球簇结构转变为单分散微球结构和微球超结构。随着PSSMA用量增加和碳化时间的延长,碳微球及其超结构的粒径均呈先下降再趋于平缓的趋势;但PSSMA对碳微球得率的影响较小。     

聚木糖酶处理桉木预水解液制备低聚木糖的研究

以桉木预水解液为原料,首先采用Ca(OH)_2和活性炭处理制备二级处理预水解液,然后采用聚木糖酶酶解制备低聚木糖。探讨了处理过程中聚木糖酶用量、处理时间、处理温度和pH值对二级处理预水解液中聚合度为2～4的低聚木糖(低聚木糖_(DP2～4))含量的影响,并对所制备的低聚木糖产品进行分析与表征。结果表明,聚木糖酶处理桉木预水解液制备低聚木糖的较优工艺条件为:聚木糖酶用量2 U/g、处理时间3 h、处理温度55℃和处理液pH值5.5,在此条件下,经酶处理后所得三级处理预水解液中低聚木糖_(DP2～4)含量为12.22 g/L,与未经过酶处理的二级处理预水解液相比,低聚木糖_(DP2～4)含量提高了67.2%;经过酶处理后三级处理预水解液中低聚木糖_(DP2～4)含量占桉木预水解液中总木糖含量的56.1%。红外光谱(FT-IR)和热重分析(TGA)表明,经过聚木糖酶处理预水解液所制备的低聚木糖中含有部分糖醛酸侧链,且具有较高的热稳定性。     

微波辅助酸处理桉木预水解液纯化制备低聚木糖

为利用桉木预水解液制备低聚木糖,对经过Ca(OH)_2和活性炭处理的二级处理预水解液进行微波辅助酸处理,探讨了处理过程中酸类型、酸用量、处理温度和处理时间对预水解液中木糖及聚合度为2～4低聚木糖(低聚木糖_(DP2～4))含量的影响,并对处理后预水解液中的低聚木糖进行了分析与表征。结果表明,微波辅助酸处理二级处理预水解液较优工艺条件为:硫酸用量1. 4%、处理温度120℃、处理时间20 min,在此条件下,经过微波辅助酸处理所制备的三级处理预水解液中低聚木糖_(DP2～4)含量为9. 25 g/L,与未经微波辅助酸处理二级处理预水解液相比,其低聚木糖_(DP2～4)含量提高了38. 1%,预水解液中低聚木糖_(DP2～4)组分得到了进一步纯化。傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和热重分析(TGA)结果表明,微波辅助酸处理桉木预水解液纯化制备的低聚木糖含有部分阿拉伯糖及糖醛酸侧链,且该低聚木糖具有较高的热稳定性。     

漆酶协同活性炭处理脱除桉木预水解液中木素的研究

为了脱除桉木预水解液中的小分子木素,采用漆酶协同活性炭处理方法,对经过Ca(OH)_2和活性炭分别处理过的二级桉木预水解液进行脱木素处理,探讨漆酶处理过程中p H值、处理温度、漆酶用量和处理时间对木素脱除效率的影响。采用单因素实验结合响应面法对上述主要因素进行了模型分析与验证,建立了小分子木素脱除的数学模型。结果表明,经过漆酶处理后的二级处理液,其木素脱除率比未用漆酶处理的提高了12. 8个百分点。二级处理液中木素脱除率的4个因素影响大小的顺序为:p H值漆酶用量处理温度处理时间。漆酶协同活性炭处理的较优工艺条件为:p H值为5. 23、处理温度45. 3℃、漆酶用量5. 68 U/g (相对于处理液质量)、处理时间190 min,此条件下二级处理液中木素脱除率的预测值为65. 1%,实际测定平均值为65. 1%,木素脱除率为桉木预水解液所含木素的90. 5%。     

热水预处理过程中P因子对杨木半纤维素溶出效果的影响

制浆前对生物质原料进行热水预处理,可以有效地提取半纤维素,这对于生物质高值化利用具有重要意义。本实验研究了不同工艺条件下杨木热水预处理过程中半纤维素糖类组分的溶出规律以及酸溶木素、乙酸和醛类物质随预水解因子(P因子)的变化规律。结果表明,在热水预处理过程中,P因子较适宜的范围是685~1225,此范围内杨木中的半纤维素糖类能够较好地溶出,总木糖溶出率高达51.8%,预水解液中木糖、酸溶木素、乙酸、糠醛等含量与P因子的增加成正比,而低聚合度聚木糖(聚合度2~25)含量随P因子的增加先增加后降低。当P因子在717时,水解液中低聚合度聚木糖含量达最大值10.24 g/L,此P因子下原料中总木糖溶出率为44.2%,而且酸溶木素、乙酸、糠醛等非糖类物质含量较低,这有利于后续低聚合度聚木糖和木糖的分离提取生产功能性低聚木糖产品。