球磨大豆秸秆在LiCI／DMSO全溶体系中的溶解-再生性能

对大豆秸秆纤维形态、化学成分及球磨预处理后秸秆原料在8％LiCl／DMSO全溶体系中的溶解一再生性能进行了详细研究。大豆秸秆纤维长度明显较短,宽度较大,长宽比比其他秸秆纤维小;其灰分和二氧化硅含量比多数木材原料高,比麦草、玉米秆等原料低很多;其不同部位木质素、综纤维素、抽出物、蛋白质及各种无机元素等成分相差较大。利用8％LiCl／DMSO溶剂体系溶解球磨茎秆和荚组分后发现,球磨时间延长,溶解性能越好,球磨时间达4h,可完全溶解形成澄清透亮的均一溶液。溶解后样品经水再生,产物得率随球磨时间的延长而降低,且在溶解一再生过程中木质素和多糖会有较多损失,多糖损失大于木质素的损失,灰分和硅能得到较好保留。     

基于LiCl/DMSO全溶体系麦草秸秆最佳球磨配球条件研究

木质纤维全溶或组分分离过程中,需经一定程度球磨预处理以打破木质纤维原料细胞壁中各组分之间的联接,而球磨效率的高低与所选用球珠的直径大小和所占比例有密切关系。采用配球法对麦草秸秆进行球磨处理,分析球磨后麦草原料在LiCl/DMSO全溶体系中的溶解性能及其可抽提木质素得率,优选麦草最佳球磨条件。研究发现,当采用二级配球法时,麦草在LiCl/DMSO中的溶解性能较好,且对木质素化学结构影响较小,球磨效率较高;且随着球磨时间延长,麦草溶解性能增强,而可抽提木质素得率逐渐提高,即对木质素结构影响增强。综合考虑麦草溶解性能和木质素结构保护,选取二级配球法A_(110)B_9为麦草的最佳球磨方法。在此条件下,麦秆、麦鞘和麦叶的最佳球磨时间分别为6 h、6 h和4 h,且三级分的可抽提木质素得率分别为11.03%、10.44%和8.28%,均处于较低水平,说明该球磨条件下,木质素结构破坏程度很小,对后续木质素和木质素-碳水化合物复合体(LCC)组分的分离和结构保护具有重要意义。     

纤维素接枝共聚研究

本文论述了天然纤维素纤维的生产方法包括铜氨溶液、NMMO及LiCl/极性溶剂等对生态环境和纤维性能的影响 ,重点介绍了纤维素在LiCl/极性溶剂体系中溶解机理及各种溶解条件对溶解性能的影响。对纤维素接枝共聚及其产物也作了相应介绍。     

离子液体介质中纤维素资源转化研究进展

木质纤维素是地球上最丰富的可再生有机碳资源,将其高效转化为化学品或燃料,对缓解全球能源危机和解决环境污染问题具有重要意义。离子液体因对木质纤维素具有独特的溶解性能,近年来作为新型溶剂在生物质转化中获得广泛应用。综述了离子液体用于木质纤维素预处理及化学转化的最新研究进展,包括纤维素溶解、木质纤维素组分分离、纤维素水解制葡萄糖、六碳糖及纤维素催化转化制5-羟甲基糠醛以及碳水化合物的其他转化途径等,同时对基于离子液体平台的生物质转化技术存在的挑战、未来发展趋势及工业化前景进行了展望。     

细菌纤维素在LiCl/DMAc溶剂体系中的溶解性能研究

纤维素经过活化后可以溶解在LiCl/DMAc溶剂体系中,研究了乙二胺活化对细菌纤维素溶解性能的影响,得到最佳活化条件;研究了LiCl的浓度、溶解温度和搅拌时间对溶解性能的影响,得到最佳溶解条件;研究了细菌纤维素在LiCl/DMAc极性溶剂体系中的溶解机理。     

酸性助水溶剂制备木质纳米纤维素及功能应用研究进展

木质纳米纤维素因具有制备工艺简单、环境友好、成本效益高等特点而在各领域受到广泛关注,其制备与应用已成为相关领域的研究热点。然而,木质纤维组分间的聚集结构和复杂的化学键(醚健、酯键等)结合形成了抗解聚屏障,需要对其进行预处理破除屏障。酸性助水溶剂体系具有溶解选择性高、产物易分离、可循环利用等优点,是一种高效环保的绿色预处理工艺,是木质纳米纤维素制备及高值化利用的重要预处理方法。本文首先介绍了酸性助水溶剂的概念及作用机理,综述了酸性助水溶剂体系制备木质纳米纤维素的方法及性能,讨论了木质纳米纤维素的功能化应用进展,最后总结了酸性助水溶剂体系存在的不足,并对其今后的研究方向进行了展望。     

纤维素/聚乙二醇共混物相变行为及在DMSO/PF和DMAC/LiCl中相容性的研究

纤维素和聚乙二醇在二甲基亚砜／多聚甲醛（DMSO/PF）、二甲基乙酰胺／氯化锂（DMAC/LiCl）溶剂体系中表现出不同的相容性，同时再生共混物也表现出不同的相变行为。在DMSO体系下，聚乙二醇和纤维素在溶液状态下具有较好的相容性，再生共混物的相变焓较大，相变性质为固一固态相转变；而在DMAC／LiCl体系中，纤维素和聚乙二醇的相容性较差，再生后共混物的相变焓很小，相变性质为固一液相转变。纤维素在该两溶剂体系中的溶解机制及分子间的相互作用状态不同是导致它和聚乙二醇的共混相容性差异和再生共混物相变行为不同的原因。     

木质纤维原料组分分离的研究

从木质纤维原料预处理对微生物转化的必要性和回收利用半纤维素、木质素意义两个方面分析了木质纤维原料组分分离的必要性。木质纤维原料组分分离意味着木质纤维原料的精制,不是把木质纤维原料仅作为纤维素单一资源看待,而是把它视为一种多组分物料,将木质纤维原料精制成为具有一定纯度的各种组分,并分别加工成有价值的产品,这也是生物量全利用对于木质纤维原料预处理提出的新要求,赋予新的哲理思想。根据生物量全利用的要求,提出了木质纤维原料组分分离技术的新定性评价标准。根据利用汽爆和乙醇萃取法联合对麦草组分分离的研究结果,可提出一条经济可行的麦草组分分离的工艺过程,半纤维素和木质素回收率分别达到了80%和75%,纤维素酶解率达90%以上。     

细菌纤维素在LiCI/DMAc溶剂体系中的溶解性能研究

纤维素经过活化后可以溶解在Lic1/DMAc溶剂体系中,研究了乙二胺活化对细菌纤维素溶解性能的影响,得到最佳活化条件;研究了LICl的浓度、溶解温度和搅拌时间对溶解性能的影响,得到最佳溶解条件;研究了细菌纤维素在LiCl/DMAc极性溶剂体系中的溶解机理。     

纤维素在氯化锂—N,N二甲基乙酰胺溶剂系中溶胀与溶解的影响因素(摘)

在纤维素、氯化锂(LiCl)、N.N二甲基乙酰胺(DMAc)体系中,LiCl分子与纤维素分子中葡葡糖残基的摩尔比大于3左右,纤维素才可能形成真溶液。LiCl/DMAc溶剂体系中含少量水份,能加快纤维素在其中的溶解;溶剂体系中含过多的水分,便失去溶解纤维素的能力。适当升高纤     

氢氧化钠/尿素/硫脲溶剂体系对纤维素溶解性能研究

通过设计正交实验,研究不同组成的氢氧化钠/尿素/硫脲溶剂体系对纤维素的溶解性能,确定了该溶剂体系中各组分的最佳含量,并通过X-射线衍射分析、红外光谱分析、热重分析等手段,表征了该溶剂体系获得的再生纤维素膜的结构和性能。结果表明:该溶剂体系对纤维素有良好的溶解性能,且溶解的纤维素再生后为纤维素Ⅱ,但其热稳定性低于原纤维素。     

木质纤维生物质热化学转化预处理技术研究进展

主要介绍了木质纤维生物质原料的组分,综述了物理法、物理-化学法和化学法3种预处理方式在木质纤维生物质热化学转化中应用的研究进展,并阐述了各预处理方式对原料和转化产物的影响,指出它们在应用方面的缺憾及限制,最后对木质纤维生物质的预处理方式进行了展望.     

二氧六环/水溶液对麦草秸秆溶解-再生及LCC提取效率的影响

为探明二氧六环/水溶液浓度对木质纤维溶液再生性能和"液液"提取木质素-碳水化合物复合体(LCC)效率的影响,采用LiCl/DMSO溶液溶解球磨麦秆原料,再以二氧六环/水溶液再生及同步"液液"提取法获得固体再生产物和LCC组分。研究发现:在二氧六环和水的比例相差较大时(25%或96%,V/V),有利于麦秆溶液的再生,而当两者比例相差较小时,麦秆溶液再生性能降低,但同步"液液"提取效率提高。且纤维素几乎可完全保留在再生产物中,而部分木质素和半纤维素将被"液液"提取,从而实现LCC的提取。二氧六环/水溶液比例为75%时,麦秆溶液再生性能最低,而"液液"提取效率最高。此时,再生产物得率为76.31%,且其中所含木质素缩合程度最低,"液液"提取所得LCC得率可高达32.90%。     

木质纤维素预处理技术研究进展

木质纤维素转化燃料乙醇一般需要经过原料预处理、酶水解和发酵过程。由于木质纤维原料化学结构复杂、直接酶解效率非常低,一般在酶水解之前需要进行适当的预处理以打破其致密结构,增加纤维表面积,提高后续纤维素酶的可及性。预处理程度直接影响纤维底物后续酶水解的效果。本文在木质纤维素常用预处理技术分析的基础上,重点讨论了3种相对高效的预处理技术：微波辅助离子液体预处理、两阶段深度共熔溶剂（DES）预处理和氯化铁预处理技术,分析了它们的优势、不足及发展现状。文中指出微波辅助离子液体预处理可有效解构木质素和半纤维素,破坏纤维素结晶区域,利于后续酶解,但微波加热过程会使离子液体分解和部分底物碳化。两阶段DES预处理可有效提高酶水解效率,但是预处理后原料中残留的DES可能会对后续反应中纤维素酶和微生物产生抑制作用。氯化铁预处理可有效破坏木质素与碳水化合物间的结合键,脱除底物中的半纤维素,而对木质素和纤维素降解较少,具有很好的发展前景。由于单一预处理技术的局限性,寻求低成本高效的联合预处理技术将是未来重点发展的方向。     

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。     

在线红外跟踪碱活化纤维素在LiCl/DMAc中的溶解

LiCl/DMAc可作为纤维素的溶剂。笔者利用在线红外技术实时跟踪碱活化纤维素在LiCl/DMAc中的溶解过程。结果表明,LiCl/DMAc可以在一定程度上破坏纤维素中氢键,实现对纤维素的溶解,无中间衍生物产生,最终溶液中纤维素主要以多聚体形式存在。同时,检测出LiCl/DMAc对纤维素的高温预溶解与室温溶解过程,且此过程可逆。     

麦秸纤维素在离子液体与有机溶剂复合体系中的溶解

采用一步法合成了N-烯丙基吡啶氯盐离子液体([APy]Cl),用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和质谱分析(MS)进行结构表征,并与5种有机溶剂[二甲基亚砜(DMSO)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)、吡啶及BS-12]形成复合溶剂,考察了麦秸纤维素在其复合溶剂中的溶解性能。结果表明:质量分数2%的麦秸纤维素在[APy]Cl/DMSO复合溶剂中溶解性能较佳,当复合溶剂m([APy]Cl)∶m(DMSO)=1∶0.5、120℃时,75 min可溶解完全。利用IR和X射线衍射对再生前后的纤维素进行结构表征,可知[APy]Cl/DMSO复合溶剂对麦秸纤维素溶解为直接溶解过程,溶解后麦秸纤维素由晶型Ⅰ转变成晶型Ⅱ。     

木质纤维素预处理技术研究现状与展望

木质纤维素是自然界中最丰富的可再生资源,可用于生产燃料乙醇、生物柴油等能源产品,也是制备化学品和造纸的主要原料。木质纤维素主要由纤维素、半纤维素和木质素组成,复杂的化学结构限制了其高效利用,故必须对其进行预处理,去除木质素、半纤维素等不可溶物质,从而使其更易被酶水解成可发酵的糖,进而提高木质纤维素的降解转化率。预处理技术可以改变木质纤维原料的内部结构和表面性质,为后续的酶解糖化创造良好条件。从物理、化学、生物、联合处理等4个方面全面综述了不同木质纤维素预处理技术的研究现状,总结了其预处理效果和优缺点,并展望了其未来的研究方向,旨在为木质纤维素生物质降解利用研究提供参考。     

纤维素浆粕和Lyocell纤维在LiCl/DMAc中溶解差异的研究

为了研究Lyocell工艺中纤维素相对分子质量分布的变化,分析了纤维素浆粕和相应的由浆粕生产出的Lyocell纤维在LiCl/DMAc中的溶解情况,发现两者存在很大差异,分别从纤维素的晶型、取向和形态结构等方面分析原因。结果表明:由于Lyocell纤维(纤维素II)比纤维素浆粕(纤维素I)在热力学上更稳定,分子间的氢键更多,且Lyocell纤维的取向较纤维素浆粕高,纤维结构较致密,使得溶剂的渗透和氢键的破坏更加困难,因此Lyocell纤维在LiCl/DMAc中的溶解比纤维素浆粕差。     

细菌纤维素在氢氧化钠―尿素水溶液体系中的溶解性能研究

纤维素经过活化、再生后可以溶解在氢氧化钠/尿素体系中。本文研究了乙二胺活化对细菌纤维素结晶度的影响规律,得到最佳活化条件;然后将活化后的细菌纤维素在LiCl/DMAc体系中溶解再生,得到再生细菌纤维素。最后,使用氢氧化钠/尿素溶液作为再生细菌纤维素的复合溶剂,得到的细菌纤维素的水溶液。通过红外光谱、X射线衍射仪、热重分析仪等分析了细菌纤维素不同处理阶段得到产物的性能。溶解与再生并没有发生化学变化,纤维素的结构基本保持不变,但结晶度有所降低,热稳定性有所提高。