杨水漂白浆和未漂浆水解反应动力学的研究

本文研究了木素含量为0．23％山杨漂白浆和1．05％速生杨未漂浆稀酸低温多相水解降解反应动力学特性。研究结果表明,该过程与棉浆、桦木和针叶材浆具有类似的特点,即纤维素多相水解过程分为快速降解和缓慢降解两个明显的阶段,而最终降至极限聚合度（山杨漂白浆为180,速生杨未漂浆为206）。根据试验数据计算了反应速度常数,山杨漂白浆为KAB＝2.5×10-4／min,速生杨未漂浆为KPu＝1．6×10－4／min,前者明显高于后者。随着水解时间的延长,水解残渣得率下降,其最终结果为83％～84％。     

杨木漂白浆和未漂浆水解反应动力学的研究

本文研究了木素含量为０．２３％山杨漂白浆和１．０５％速生杨未漂浆稀酸低温多相水解降解反应动力学特性。研究结果表明，该过程与棉浆、桦木和针叶材浆具有类似的特点，即纤维素多相水解过程分为快速降解和缓慢降解两个明显的阶段，而最终降至极限聚合度（山杨漂白浆为１８０，速生杨未漂浆为２０６）。根据试验数据计算了反应速度常数，山杨漂白浆为ＫＡＢ＝２．５×１０＾－４／ｍｉｎ，速生杨未漂浆为ＫＰＵ＝１．６×１０＾－     

预水解强度对相思木硫酸盐法制浆黑液性质的影响

经水热预水解技术处理木质纤维素,木片的主要成分发生变化,对后续的化学制浆性能及制浆黑液性质带来影响。本实验采用不同预水解强度（P因子）处理相思木片,并对其硫酸盐制浆行为和黑液性质进行分析。研究结果表明,随着P因子的增大,粗浆得率和细浆得率逐渐降低;浆料的卡伯值逐渐升高。当P因子＜200时,水解后木片的黑液固形物含量由空白组的138.48 g/L升高到162.86 g/L;木素含量由58.57 g/L升高到72.68 g/L;残碱量由4.37 g/L迅速降低到2.07 g/L。当200＜P因子＜600时,黑液固形物含量由162.86 g/L降低到142.71 g/L;黑液中木素含量由72.41 g/L降低到59.16 g/L;残碱量由2.07 g/L降低到1.26 g/L。当P因子＞600时,黑液中固形物含量由142.71 g/L升高到156.95 g/L;木素含量由59.16 g/L升高到62.16 g/L;残碱量由1.26 g/L升高到1.37 g/L。不同条件下,黑液中无机物含量变化不大;黑液固形物的热值由对照组的13.71 MJ/kg提高到14.63~15.09 MJ/kg。     

预水解强度对相思木硫酸盐法制浆黑液性质的影响

经水热预水解技术处理木质纤维素,木片的主要成分发生变化,对后续的化学制浆性能及制浆黑液性质带来影响。本实验采用不同预水解强度(P因子)处理相思木片,并对其硫酸盐制浆行为和黑液性质进行分析。研究结果表明,随着P因子的增大,粗浆得率和细浆得率逐渐降低;浆料的卡伯值逐渐升高。当P因子200时,水解后木片的黑液固形物含量由空白组的138.48 g/L升高到162.86 g/L;木素含量由58.57 g/L升高到72.68 g/L;残碱量由4.37 g/L迅速降低到2.07 g/L。当200P因子600时,黑液固形物含量由162.86 g/L降低到142.71 g/L;黑液中木素含量由72.41 g/L降低到59.16 g/L;残碱量由2.07 g/L降低到1.26 g/L。当P因子600时,黑液中固形物含量由142.71 g/L升高到156.95 g/L;木素含量由59.16 g/L升高到62.16 g/L;残碱量由1.26 g/L升高到1.37 g/L。不同条件下,黑液中无机物含量变化不大;黑液固形物的热值由对照组的13.71 MJ/kg提高到14.63～15.09 MJ/kg。     

白腐菌Cyathus stercoreus预处理芦苇制浆的研究

对用白腐菌Cyathus stercoreus预处理芦苇制取化学浆进行了研究。实验结果表明,用Cyathus stercoreus固体发酵处理后的芦苇所制烧碱—蒽醌浆的白度和粘度要低于未经发酵处理的对比浆的白度和粘度,而Kappa值高于对比浆;这个结果表明,白腐菌Cyathus stercoreus 对芦苇中的纤维素,半纤维素和木质素均有不同程度的降解能力,且对纤维素和半纤维素的降解要高于对木素的降解。且在白腐菌Cyathus stercoreus预处理过程中所分泌的各种木素降解酶的作用下,芦苇木素既发生降解,也发生一定程度的聚合。     

木薯酒精渣的预处理及补料同步糖化发酵制取乙醇

木薯酒精渣的处置是制约木薯燃料乙醇大规模产业化的问题之一。本文立足于探索木薯酒精渣利用途径,分析了木薯酒精渣的主要成分,对比了氨水、氢氧化钠、氨水组合稀硫酸3种预处理方式对于木薯酒精渣纤维素和木素含量及纤维素酶水解效率的影响,分析了处理前后木薯酒精渣的表面结构及纤维素结晶度,并以氨水处理后的木薯酒精渣为底物,进行了同步糖化发酵。结果表明,3种预处理方法中组合预处理能更好地增加纤维素含量和提高纤维素酶水解效率,与未处理原料相比,组合预处理后纤维素含量增加了111.26%,木素下降了35.05%,酶水解72h纤维素转化率从42.10%增加到61.71%。氨水预处理后,原料的木素含量降低,处理后木薯酒精渣的表面变得更加粗糙,纤维素结晶度有所增加,以氨水处理后的木薯酒精渣为底物进行分批补料同步糖化发酵,当初始底物浓度为100.0g/L,分别在20h、40h、60h进行补料至最终底物浓度为400.0g/L时,发酵120h乙醇浓度达到51.0g/L。     

桑枝SCMP浆阴离子基团的吸附过程及吸附机理

通过研究桑枝SCMP浆中阴离子基团(AGs)对亚甲基蓝(MB)的吸附性能实验,运用Langmuir等温方程和Freundlich等温方程对桑枝SCMP浆H_2O_2漂白中AGs对亚甲基蓝(MB)的吸附结果进行拟合,表明桑枝SCMP浆对MB的吸附过程更符合Langmuir吸附模型,得出该吸附过程是单分子层吸附与非匀质吸附共存的优惠型吸附;并采用X射线光电子能谱(XPS)分析纸浆中阴离子基团和纸浆表面元素及种类的变化情况。H_2O_2漂白会形成新的SAGs,提高纸浆纤维表面的磺化程度,同时纸浆纤维中木素含量降低,纤维素和半纤维素含量增加。     

落叶松和毛白杨制备纳米结晶纤维素的性能对比

本研究以落叶松和毛白杨浆粕为原料,用酸水解法、超声处理分别制备纳米结晶纤维素,并研究原料的α-纤维素含量和聚合度等性质对制备所得纳米结晶纤维素得率、结构、结晶度和热稳定性的影响。实验所选用落叶松浆粕的α-纤维素质量分数为 88.93 %,平均聚合度达到1048.11,而毛白杨浆粕的α-纤维素质量分数为 85.90 %,平均聚合度为976.07。结果表明:酸水解处理对浆粕纤维中排列致密的结晶区影响不明显,但是会破坏非结晶区造成结晶度提高,而超声处理会使结晶度下降;由落叶松浆粕制备所得纳米结晶纤维素的得率高、晶面特征吸收峰显著,且热稳定性较好(热降解温度为 295.2 ℃),而由毛白杨浆粕制备所得的纳米结晶纤维素的热降解温度为 283.1 ℃。     

红麻预水解碱法蒸煮制溶解浆的研究

采用预水解碱法蒸煮工艺制取红麻溶解浆,可以达到去除半纤维素、降低灰分和铁质、提高α-纤维素含量的目的,所得成品浆粕甲纤含量达到95%。而且,红麻经预水解后的水解液中的木糖醇可以提取利用,降低了蒸煮黑液排污COD总量。     

苯氧基二氯均三嗪改性纤维素的合成与水解

以三聚氯氰(TCT)、苯酚为原料,合成2,4-二氯-6-苯氧基-1,3,5-三嗪衍生物(PHCT);通过红外光谱和质谱表征其结构。用PHCT对纤维进行修饰,并将修饰后的微晶纤维素在8%(wt)H2SO4中、130℃下水解5 h,研究PHCT用量对纤维素水解性能和结晶结构的影响;实验结果表明,经PHCT改性的纤维素水解后的还原糖得率提高了,当PHCT相对摩尔含量(以葡萄糖环计)为16.67%时,纤维素水解成还原糖得率最大为23.54%;通过分析广角X射线衍射图发现,PHCT改性使微晶纤维素的结晶结构发生变化,无定形区增加,结晶指数下降,晶粒尺寸减小。     

吐温-80及碱预处理对饲用稻草木质素含量和纤维素酶解产糖的影响

探讨了添加1‰吐温-80非离子表面活性剂和不同浓度碱预处理对稻草秸秆木质素及纤维素的影响,并对预处理前后的稻草进行了X射线衍射光谱(XRD)分析,从结晶度的变化综合分析了预处理对纤维素酶解的影响。实验结果表明:在30℃下添加1‰吐温-80非离子表面活性剂时,用4%NaOH预处理稻草秸秆,木质素含量降至6.5%(较未处理稻草下降了41.9%),灰分值仅占6.9%,具有较好的粗饲料价值;在121℃(0.1 MPa)下添加1‰吐温-80非离子表面活性剂时,用4%NaOH预处理稻草秸秆,木质素含量降至2.8%(较未处理稻草下降了74.5%),酶解还原糖达到393.9 mg/g,纤维素糖化率为59.3%(较未处理稻草提高了2.4倍)。XRD分析显示,在较温和的条件下,低浓度碱预处理稻草秸秆,对纤维素结晶区带来的影响相对于无定形区弱,不足以引起纤维素结晶度的降低。     

我国纤维素科学发展近况

近年来,中国纤维素科学已取得重大的进展。尤其在非木材纤维制浆与造纸、工业木质素的综合利用和纤维素化学——纤维素结构;纤维素非水溶剂和均相反应;纤维素膜;纤维素与其衍生物的改性以及纤维素材料的应用等方面,均取得可喜的成就。本文综述了以上各专题的研究与发展的近况。事实表明,纤维素科学已广泛引起国人的强烈兴趣与致力开拓。     

秸秆中木质素对其超低酸水解过程的影响

以湖北稻草秸秆为研究对象,研究了超低酸水解木质纤维素的适宜条件,测定了适宜条件下的超低酸法水解15种不同种类秸秆的纤维素及半纤维素的转化率、还原糖得率及结晶度的变化。实验结果表明:秸秆投料量3 g、硫酸投料量45 mL(硫酸质量分数0.05%)、搅拌转速500 r/min、反应温度210 ℃、反应时间10 min为适宜的水解条件。对15种不同种类秸秆的水解结果统计得到,随着秸秆中木质素含量的增大,纤维素和半纤维素的转化率都逐渐降低,还原糖得率逐渐降低;通过SEM和X衍射分析水解前后的木质纤维素结构,得到了木质素影响水解过程的方式:1)木质素含量越大,纤维素的结晶度越大,纤维素的非晶化越困难,从而影响了纤维素的水解;2)原木质素不溶于反应体系且在酸性条件下相对稳定,富木质素层的木质素阻碍反应物与产物扩散,使富木质素层内的纤维素、半纤维素水解速率降低;3)木质素含量越高,木质纤维素的富木质素层越厚、强度越大,水解时难以从颗粒表面脱落,进一步降低水解速率。     

SULFUR DIOXIDE-ETHANOL-WATER PULPING OF HARDWOODS

The Tennessee Valley Authority (TVA) has developed a two-stage process to separately convert hemicellulose and cellulose to sugars leaving behind a high-lignin solid residue. Research at The University of Alabama has led to a proposed three-stage process utilizing sulfur dioxide to remove hemicellulose, followed by organosolv delignification to remove lignin and the remaining hemicellulose, then acid hydrolysis of the cellulose to glucose. The purpose of the work presented in this paper was to determine whether the sulfonation and delignification steps could be successfully combined. This would result in a simpler process with improved yield of glucose.

Pulping of hardwoods in a sulfur dioxide-ethanol-water system has been shown to give a 50 to 52 percent yield of solid residue with a lignin content of approximately 7%.These results offer improvements to the TVA process in several ways. Removal of the lignin from the lignocellulose matrix would allow more efficient acid hydrolysis of cellulose and the use of less severe conditions. Delignification also serves to increase yields from enzymatic hydrolysis. Use of an organosolv to remove lignin prior to condensation reactions from acid hydrolysis would produce a lignin product which is more reactive and has higher commercial potential. The results of this work have shown the feasibility of combining the University process with the TVA process while maintaining a two-stage process.     

Processing Pine Wood into Vanillin and Glucose by Sequential Catalytic Oxidation and Enzymatic Hydrolysis

Extractive-free pine wood was processed into vanillin (up to 18 wt.% of the initial lignin) and cellulose (typically 84–93% of the initial amount in the wood) by one-step catalytic oxidation followed by enzymatic hydrolysis of the resulting cellulose into glucose (reducing sugar yield up to 70% based on the post-oxidation cellulose). Correlation between the cellulose conversion in hydrolysis and the lignin content in the post-oxidation lignocellulosic material was established, which follows the general trend for the products of various delignification methods. The obtained results demonstrate the practical possibility of efficient two-step processing of wood into vanillin and glucose.     

纤维素与木质素共热解试验及动力学分析

采用热重分析仪（TGA）对木质素与纤维素单独热解和共热解基本特性及热解动力学进行了研究。热重分析曲线表明,木质素热解过程是由两个位于不同温度段的热解过程组成,纤维素则仅在300～380 ℃的温区内迅速热解,在纤维素含量较低（≤40%）共热解时,二者表现为相互抑制作用,但随着纤维素含量增大,二者关系转变为相互促进作用。热解动力学研究表明,纤维素与木质素单独热解和共热解过程都可用一级反应动力学模型来描述,且随着纤维素含量增加,反应活化能（E）也随之增加,但其值总小于活化能线性加和值（Ec）,据此可推测共热解过程存在着一定的协同作用。     

木质素结构以及表面活性剂对木质素吸附纤维素酶的影响

引言随着世界经济的快速发展和人口的增加,石油以及其他不可再生资源已经濒临枯竭。出于经济发展、国家安全以及环境保护等各个方面的需要,各个国家都在寻找石油的代替能源。生物乙醇这一新     

低共熔溶剂预处理杨木水解渣拆解木质素

为高效去除木质纤维素中的木质素,获得富含纤维素的底物,实现木质纤维素组分的单一分离与组分全利用,制备合成了6种三元低共熔溶剂(deep eutectic solvent, DES),利用DES预处理已去除半纤维素的杨木水解渣,研究了6种低共熔溶剂对木质素去除和纤维素保留的影响,并优化获得了最佳的预处理工艺参数。结果表明,6种DES中苄基三乙基氯化铵-乙二醇-氯化铁(T-EG-Fe)的预处理效果最优,木质素去除率为80.46%,纤维素保留率为90.81%。优化得到T-EG-Fe预处理杨木水解渣最佳工艺条件为:反应固液比为1∶15,反应温度为130℃,反应时间为5h,在最优条件下预处理得到的固体残渣中纤维素质量分数为92.78%,木质素质量分数为5.33%。T-EG-Fe具有高效拆解木质素的潜力,在木质纤维素预处理过程中具有一定的应用价值。     

Factors affecting the enzymic susceptibility of alkali and acid pretreated sugar-cane bagasse

Acid and alkali pretreatments were studied to identify those factors which are critical in determining the susceptibility of a lignocellulosic substrate (bagasse) to enzymic hydrolysis. The different effects of each treatment on the structure of the bagasse affected the subsequent susceptibility to enzymic attack in different ways. The acid treatments appeared to act by disrupting the lignin structure, probably by hydrolysing the carbohydrate chains attached to the lignin, as well as the lignin itself. The attack on the carbohydrate content removed outlying material in the cell wall (i.e. hemicellulose and amorphous cellulose) to expose a ‘core’ of more resistant regions. The alkali treatments appeared to produce a more open structure by penetrating the inner layers and selectively removing hemicellulose molecules as well as breaking some lignin—carbohydrate bonds. The different treatments resulted in structural changes which were found to affect the hydrolysis mechanism.     

纤维素的酶水解糖化

纤维素为自然界存在最多的再生有机资源，能水解成葡萄糖，加工成食品、燃料、化工产品等。酸和酶都能催化水解，但酶法效果好，所得水解液的纯度高。多年来对于纤维素的酶法水解研究工作很多，但还有若干问题有待解决，尚未发展成适于工业生产应用的好工艺。本文扼要地综述纤维素的酶水解机理和纤维素物料的应用工艺。纤维素酶系内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶和β-葡萄糖甙酶的混合物，这三种酶协同起水解作用。纤维素物料不纯，还有伴生物半纤维素和木质素共同存在，需要预先处理，破坏纤维素的结晶性，提高水解效能，分离开半纤维素和木质素，加以好的利用，提高经济效益。