响应面法优化水/醇处理后汽爆玉米秸秆酶解

为了提高水/醇处理后汽爆玉米秸秆的酶解还原糖产率,对其酶解条件进行了优化。通过响应面优化法确定了底物质量浓度为53.28 g/L,纤维素酶用量为53.32 FPU/g,酶解时间为60.45 h时,还原糖产率可达672.36mg/g,与秸秆物料及汽爆后物料相比,酶解还原糖产率分别提高了170.46%和28.97%。化学组分及结构形貌分析表明,汽爆水/醇处理后物料纤维素含量显著增加,物料相对结晶度增高,其结构更有利于纤维素酶分子的吸附。     

响应面法优化水/醇处理后汽爆玉米秸秆酶解的研究

为了提高水/醇处理后汽爆玉米秸秆的酶解还原糖产率,对其酶解条件进行了优化。通过响应面优化法确定了底物浓度为53.28g/L,纤维素酶用量为53.32FPU/g,酶解时间为60.45h时,还原糖产率可达672.36mg/g,与秸秆物料及汽爆后物料相比,酶解还原糖产率分别提高了179.21%和37.29%。化学组分及结构形貌分析表明：水/醇处理后物料纤维素含量显著增加,X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)结果表明经过水/醇处理后物料相对结晶度增高,但结构更有利于纤维素酶分子的吸附。     

汽爆玉米秸秆发酵丁醇的酶解工艺优化

为了提高秸秆酶解后的还原糖浓度和酶解液发酵后的丁醇产量,研究了不同因素对汽爆玉米秸秆酶解的影响,优化汽爆玉米秸秆秸秆发酵丁醇的酶解工艺。结果表明汽爆玉米秸秆的最佳酶解工艺为:反应温度50℃、原始底物浓度15%(wt)、酶用量60 IU·(g底物)-1、酶解时间48 h、搅拌器转速100 r·min-1。通过考察分步加料方式,三次加料方式最高表观黏度和反应后期表观黏度都低于两次加料的方式,而其糖浓度则略高于两次加料方式。当底物从原始浓度15%(wt)分三次加入到25%(wt)时,还原糖浓度、丁醇产量分别为89.23、9.82 mg·mL-1,分别增加了58.63%、44.20%。     

溶剂脱毒汽爆玉米秸秆对酶解以及发酵的影响

以脱毒对酶解及发酵的影响为研究对象,以酶解还原糖得率及发酵乙醇质量浓度为指标,采用溶剂萃取的方法对无催化汽爆玉米秸秆进行萃取脱毒。结果表明,酶解还原糖得率随着萃取剂及萃取方式介于34.85%和89.7%,酶解还原糖得率和发酵乙醇质量浓度与脱毒有机溶剂的沸点高度负相关,表明有机溶剂的残留是导致酶失活的主要原因。而对于所考察的溶剂,乙醇产率为0.47～0.49 g乙醇/g还原糖,表明有机溶剂残留对乙醇发酵并无显著影响。采用乙醚和丙酮的组合萃取,乙醇最高产率可以达到理论值的96.1%。     

微波无溶剂法合成离子液体[BMIM]Cl

为了缩短离子液体的合成时间并改善纤维素研究的实验周期,以N-甲基咪唑和氯代正丁烷为原料,采用无溶剂微波辅助法替代传统水浴法合成离子液体[BMIM]Cl,并对产物进行红外、核磁测试以确定其结构及成分。结果证明,此方法可将反应时间由原18-24h降至2-3h,极大缩短了反应合成时间,对实验室的纤维素相关研究工作有着很大的帮助。     

离子液体系中原位酶解高效糖化玉米秸秆

合成了14种具有代表性的离子液体,从中筛选了具有较好秸秆溶解能力和环境友好特性的室温离子液[Meim]DMP。该离子液体可以高效处理秸秆,并且可以进行原位酶解糖化,比未处理秸秆的糖化率提高了2.4倍,实现了天然纤维素材料利用的绿色转化工艺。而且,经过原位酶解之后离子液体[Meim]DMP可以有效地回收使用,重复使用5次后仍然保持很好的性能。     

瞬间弹射蒸汽爆破联用化学法预处理玉米秸秆的组分和酶解分析

以瞬间弹射蒸汽爆破(instant catapult steam explosion, ICSE)为基础,联用稀酸法、碱法、氨水法、有机溶剂法以及离子液体法进行预处理,对不同方法采用组分和酶解分析,以探索出一种绿色和高效的预处理方法.ICSE处理后的物料能够显著促进传统的化学预处理过程,其中ICSE与碱法联用预处理的糖收率最高,达到了77.54%,而ICSE与离子液体联用预处理后糖收率比单纯使用离子液体提高了7.78倍,达到了60.04%.选取ICSE与离子液体联用预处理过程作为最优预处理方法,并对其采用傅里叶-红外光谱、X射线晶体衍射和扫描电镜进行表征,经ICSE处理后玉米秸秆变得蓬松且不完整,半纤维素组分减少,促进离子液体对于纤维素的溶解;而与离子液体联用预处理后,物料纤维素和木质素相应官能团吸收峰增强,纤维素结晶构型由纤维素-Ⅰ型转变为纤维素-Ⅱ型,结晶指数降低.     

蒸汽爆破玉米秸秆提高酶解还原糖产率的研究

对玉米秸秆进行蒸汽爆破预处理,并对处理前后的玉米秸秆组分和结构进行了表征。酶解24 h的实验结果表明,与未处理秸秆相比,汽爆处理后样品的还原糖产率提高了97%。化学与物理分析结果表明,处理后物料半纤维素及可溶性物质质量分数减少,纤维素质量分数增加29.7%;X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)表明纤维素致密结构被破坏。预处理后物料酶解还原糖产率最高时汽爆工艺参数为:汽爆压力2.2 MPa,每克秸秆原料加入1 mL蒸馏水(简称液固比1 mL/g),维压时间9 min,物料颗粒度40~60目。     

胶原在两种离子液体[BMIM]Cl和[BMIM]Ac中的溶解及再生结构比较

采用离子交换法, 以1-丁基-3-甲基氯代咪唑([BMIM]Cl)为原料合成了咪唑醋酸盐型离子液体([BMIM]Ac), 以两者为溶剂研究了胶原纤维在咪唑类离子液体中的溶解行为及再生前后的结构与热稳定性变化。结果表明, 胶原纤维在CH₃COO^-和Cl^-型离子液体中均能溶解, 但具有明显不同的溶解特性。相对[BMIM]Cl的溶解性能而言, [BMIM]Ac能够在较低的温度下获得高浓度和良好流动性的胶原溶液, 而且再生胶原的三股螺旋结构保留度更高。FTIR、UV、XRD、CD、TG分析结果表明, 胶原在咪唑离子液体中溶解前后其化学结构未发生明显变化, 而三股螺旋的保留度和热稳定性略有降低。     

[BMIM]Cl/AlCl3离子液体低温电沉积铝过程

采用玻碳/铂为惰性阳极,以1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([BMIM]Cl/AlCl₃)离子液体体系为电解液,研究了离子液体电解铝工艺,优化了电解工艺条件,探讨了电解影响因素。结果表明,当电解液[BMIM]Cl∶AlCl₃摩尔比为1∶2.00时,随着温度的升高,铝的沉积槽电压逐渐减小,电流密度增加,但电解液的稳定性减弱,当温度达到90℃时,电解液分解明显。当电解温度一定时,随着[BMIM]Cl∶AlCl₃摩尔比的增加[(1∶1.25)~(1∶2.00)],电流密度增加。通过赫尔槽实验,SEM、XRD分析了电解铝的沉积形貌和晶相结构。随电流密度的逐渐减小,沉积层变薄,晶相结构变化不大;相同电流密度区随温度的升高,沉积层逐渐变得粗糙。计算了不同槽间距下的槽压与电流密度的关系。     

酸改性膨润土对［BMIM］Cl离子液体的吸附

利用酸改性膨润土对低浓度［BMIM］Cl离子液体水溶液的吸附性能进行研究;考察了吸附温度、吸附时间、溶液pH值等吸附条件对离子液体的吸附率的影响。结果表明;酸改性膨润土对［BMIM］Cl的阳离子具有良好的吸附作用。在中性溶液中;酸改性膨润土对离子液体具有最大的吸附率。酸改性膨润土对离子液体的吸附过程是放热过程且属于Langmuir等温吸附;同时;得到膨润土上离子液体吸附的Langmuir等温方程且相关系数大于0.99。     

瞬间弹射蒸汽爆破增强离子液体对水稻秸秆的预处理效果

选取具有不同组分分离效果的离子液体1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([Emim]Ac)和1-乙基-3-甲基咪唑氯盐([Emim]Cl), 并联用瞬间弹射蒸汽爆破(instant catapult steam explosion, ICSE)对水稻秸秆进行预处理。离子液体导致了组分的重排, 使纤维素更多地暴露于物料表面, 同时减弱了木质素对纤维素紧密交联的程度。ICSE的使用提升了离子液体的预处理效果, 酶解糖收率比单纯使用离子液体升高了14.83%([Emim]Ac)和13.14%([Emim]Cl), 其中ICSE联用[Emim]Ac的糖收率最高达97.00%。采用扫描电镜(SEM)和热重分析仪(TGA)进行物料结构分析, 证实了ICSE联用离子液体有助于破坏物料的致密结构, 增加无定形区, 从而提高酶解糖收率。     

表面活性剂耦合离子液体对稻秆酶解糖化的影响

酶解糖化是木质纤维素材料制备生物质乙醇的关键环节,因此提高稻秆等木质纤维素材料的酶解糖化效率具有重要意义。以稻秆为原料,采用表面活性剂耦合离子液体为预处理方法,考察预处理温度、时间、表面活性剂的添加比例对稻秆酶解的影响。结果表明,预处理温度为110℃、时间为60 min、表面活性剂添加比例为1%,稻秆的酶解效果最佳,与单独离子液体处理的稻秆相比,纤维转化率可提高8%～15%。同时分别通过稻秆成分分析、FTIR、XRD、SEM等对预处理前后的稻秆结构进行表征,证实预处理后酶解效率提高的合理性。     

Effects of plasticization conditions on the structures and properties of cellulose packaging films from ionic liquid [BMIM]Cl

By using natural softwood pulp with higher degree of polymerization (DP = 1460) as cellulose source, 1-butyl-3-methylimidazolium chloride ([BMIM]Cl) ionic liquid as solvent and glycerol as plasticizer, a novel cellulose packaging film was prepared. The effects of plasticization conditions on the structures, mechanical properties, permeability for oxygen and water vapor were measured by Wide-angle X-ray scattering, thermogravimetric analysis, scanning electron microscopy (SEM), and other techniques. The investigations suggested that the glycerol concentration and plasticizing time had great effect on the properties of the regenerated cellulose films. The crystal transformation of cellulose I to cellulose II occurred during the dissolution and regeneration process, combining with the decrease of thermal stability. The tensile strength decreased rapidly with the addition of glycerol and prolongation of plasticizing time. However, elongation at break of the regenerated cellulose films increased at first and then decreased with increasing of glycerol concentration and plasticizing time. The morphologies for the fracture surface obtained from SEM images showed transformation of typical brittle fracture to plastic deformation with increasing of glycerol concentrations. It was also found that both water vapor permeability and oxygen permeability of the regenerated cellulose films decreased slowly with increasing of glycerol concentrations and plasticizing time, but water vapor permeability and oxygen permeability presented an almost opposite trend. The films prepared by using ionic liquid technology would be used in food packaging or other fields as a kind of green packaging material. © 2011 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2012     

酸改性膨润土对[BMIM]CI离子液体的吸附

利用酸改性膨润土对低浓度[BMIM]Cl离子液体水溶液的吸附性能进行研究,考察了吸附温度、吸附时间、溶液pH值等吸附条件对离子液体的吸附率的影响.结果表明,酸改性膨润土对[BMIM]Cl的阳离子具有良好的吸附作用.在中性溶液中,酸改性膨润土对离子液体具有最大的吸附率.酸改性膨润土对离子液体的吸附过程是放热过程且属于Langmuir等温吸附,同时,得到膨润土上离子液体吸附的Langmuir等温方程且相关系数大于0.99.