离子液体混合溶剂预处理后孟宗竹的热解

使用1-丁基-3-甲基咪唑氯化盐([Bmim]Cl)、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([Bmim]BF₄)和1-丁基-1-甲基吡咯烷氯化物([Bmpy]Cl)与水并添加固体酸催化剂Nafion^®NR50组成的混合溶剂对孟宗竹进行预处理比较研究,分析了处理后孟宗竹的成分含有量、结晶结构和表面形貌等变化。把处理后的孟宗竹应用于热解研究中,通过TG-DTA和GC-TCD的分析,发现[Bmim]Cl离子液体的混合溶剂处理后的孟宗竹更易于热解反应;此外热解产物更多地从焦炭转化成气体产物;其中添加固体酸的混合溶剂预处理后的1.0 g孟宗竹样品中,在热解反应后焦炭含量为0.19 g,低于未处理样品的0.24 g;生成约0.12 g气体产物大于未处理样品的0.04 g。并探讨了离子液体混合溶剂作为一种新型前处理溶剂应用于生物质热解研究中的潜力和问题。     

纤维素在离子液体中的溶解特性研究

测定了纤维素在不同结构的离子液体——1-烯丙基-3-甲基咪唑氯化物([AMIM]Cl)和1-丁基-3-甲基咪唑氯化物([BMIM]Cl)中的溶解度和溶解速率。结果发现:相同条件下,纤维素在[AMIM]Cl中具有较大的溶解度和较快的溶解速率;随着纤维素聚合度的增大,相同条件下,纤维素在离子液体中的溶解度降低。进一步通过WXRD、FT-IR、13C NMR和黏度法分析了溶解前后纤维素的化学结构、结晶结构和聚合度,结果表明:纤维素在离子液体中的溶解属于直接溶解,纤维素经离子液体溶解和再生后,晶型由纤维素I转变为纤维素II;溶解时间和温度对再生纤维素的聚合度有较大的影响,随着溶解时间的延长和溶解温度的提高,再生纤维素聚合度降低。     

纤维素/[BMIM]Cl体系表观黏度影响因素

以1-丁基3-甲基咪唑氯盐([BMIM]Cl)离子液体为溶剂,研究了高聚合度的针叶木浆(DP=1460)在[BMIM]Cl溶剂体系中的活化能,考察了溶解温度、浆粕浓度和介孔硅添加量对纤维素/[BMIM]Cl体系表观黏度的影响.研究表明:纤维素/[BMIM]Cl体系黏流活化能AE=50.8 kJ/mol,针叶浆粕含量对体...     

纤维素制备5-羟甲基糠醛技术研究

在150℃条件下,对以离子液体[BMIM]Cl和DMSO为溶剂,微晶纤维素为原料,金属氯化物和浓硫酸为催化剂制备5-羟甲基糠醛的反应过程进行了研究。通过改变作为溶剂的离子液体[BMIM]Cl与二甲基亚砜(DMSO)的质量比,以及Cr Cl3·6H2O和浓硫酸的加入量,考察较为优化的反应条件。反应产物由高效液相色谱进行分析。结果发现,在固液比(TS)为3.8%,m([BMIM]Cl)∶m(DMSO)=1∶1(IDR=1∶1),硫酸和氯化铬加入量分别3.3%和13.3%(相对于纤维素)等条件下反应60 min时,5-HMF得率较高,为74.4%。     

以离子液体为溶剂的纤维素纤维的结构与性能

以离子液体氯化1-丁基-3-甲基咪唑([BMIM]Cl)为溶剂,制备了纤维素/[BMIM]Cl溶液,探讨了该体系的流变性能,并对所纺得的纤维素纤维的结构与性能进行了分析。结果表明:纤维素/[BMIM]Cl溶液为切力变稀流体,当剪切速率较大时,温度对体系黏度几乎没有影响,因此可以在较高剪切速率下降低纺丝温度;由该体系纺制的纤维具有纤维素II晶型的结构;随着拉伸比的提高,纤维的取向程度及结晶度增大,从而使纤维力学性能提高,所得纤维的表面光滑、结构致密,其染色性能及抗原纤化性能与Lyocell纤维基本相近。从而证明了用离子液体[BMIM]Cl所纺制的纤维素纤维性能良好,可望成为继Lyocell纤维之后的又一新型绿色纤维素纤维。     

稀酸辅助离子液体1,3-二甲基咪唑磷酸二甲酯高效预处理 木薯渣厌氧发酵残渣

为了有效地糖化木薯渣厌氧发酵残渣,建立了稀酸辅助离子液体1,3-二甲基咪唑磷酸二甲酯盐（[Mmim]DMP）预处理工艺。通过考察不同预处理条件对残渣酶解糖化活性的影响,确定了最适的预处理条件。进一步,通过扫描电子显微镜（SEM）和红外光谱（FT-IR）研究了预处理前后残渣纤维素微观结构的变化。结果表明：最适的预处理介质是盐酸、水和[Mmim]DMP（1.5∶20∶78.5,质量比）的混合物;最适预处理温度和预处理时间分别为130℃和30min;糖化20g/L预处理的残渣96h,还原糖产率为70.9%;再生纤维素的表面及晶体结构有了明显的变化,聚合度降低,便于酶解的进行,达到了高效糖化木薯渣厌氧发酵残渣的目的。     

微晶纤维素复合溶剂醇解制备乙酰丙酸甲酯的研究

以微晶纤维素为原料,甘油-甲醇复合溶剂为液化剂,研究了不同催化剂、反应温度、催化剂用量、反应时间、甘油/甲醇质量比对微晶纤维素液化及乙酰丙酸甲酯得率的影响。实验的较佳工艺条件为:硫酸为催化剂,液化温度为200℃,硫酸用量为0.25 g,反应时间为30 min,甘油/甲醇质量比为10/50,该条件下液化转化率为93.7%,乙酰丙酸甲酯得率为25.05%。对液化产物进行GC-MS分析结果表明,反应温度为180℃时,液化产物中含有大量未反应的甘油和部分甲基糖苷;200℃时绝大部分甘油已反应,且此温度条件下乙酰丙酸甲酯的含量最高,达到26.838%;在220℃和240℃时,甘油完全反应,液化产物更加复杂。     

纤维素塑料薄膜在离子液体中的制备及性能研究

采用聚合度为454的樟子松木质纤维素,通过使其在离子液体[BMIM]Cl中溶解来制备纤维素塑料薄膜。利用傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)及热重分析(TG)等测试手段对木质纤维素及纤维素塑料薄膜的结构及性能进行表征。结果表明:经过离子液体溶解再生后,木质纤维素的化学结构没有发生衍生化反应,结晶结构由Ⅰ型变为Ⅱ型,结晶度下降;纤维素塑料薄膜表面光滑致密,热稳定性较木质纤维素有所降低,但是热残留率较高。     

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。     

两种咪唑型离子液体对纤维素的溶解及纺丝性能的比较

以1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐（[EMIM]Ac）和1-丁基-3-甲基咪唑氯盐（[BMIM]CI）两种咪唑型离子液体为溶剂,研究比较了它们对纤维素的溶解性能及其溶液的纺丝加工性能。结果发现：两种离子液体均能在一定条件下溶解纤维素,但[EMIM]Ac较[BMIM]Cl对纤维素具有更低的溶解温度和更快的溶解速率。从流变分析还发现：纤维素/[EMIM]Ac溶液与纤维素/[BMIMCl溶液均为切力变稀流体,相同条件下纤维素/[EMIM]Ac溶液的黏度远低于纤维素/[BMIM]Cl溶液,使其可在相对低的温度下纺丝。此外,GPC分析结果表明：纤维素在用[EMIM]Ac溶解及纺丝过程中降解程度较小,而用[BMIM]Cl进行溶解纺丝时,降解作用则较明显。对纤维结构与力学性能的分析结果进一步表明：与相同喷头拉伸比下制得的[EMIM]Ac法再生纤维素纤维相比,[BMIM]Cl法再生纤维素纤维的聚集态结构相对较完善,结晶度与取向度更高些,从而使其力学性能也相对较好。     

Behavior of cellulose liquefaction after pretreatment using ionic liquids with water mixtures

Ionic liquid (IL)‐water mixtures were applied in cellulose pretreatment experiment and the pretreated cellulose was used in subsequent phenol liquefaction process as a new application method. Cellulose recovery rate and the average molecular weight (M_w) of pretreated cellulose were investigated to understand the influence of these mixtures on cellulose structure. X‐ray diffraction, Fourier transform infrared, gel permeation chromatograph, and scanning electron microscope were used to clarify the changes of pretreated cellulose. The liquefied residues from untreated cellulose and pretreated cellulose were considered as significant index to determine the effect of IL‐water mixtures on cellulose. Moreover, liquefied residues were initially characterized by the variation of the average M_w. It was suggested that the lower M_w of cellulose obtained in IL‐water mixtures, and the crystalline structure was disrupted. So, some cracks were found on the cellulose surface obviously. The liquefied residues result suggested that the pretreated cellulose obtained the lower residues at the same time or the same amount of residues by using the less time. The behavior of cellulose liquefaction efficiency using IL‐water mixture pretreatment was discussed. The lower M_w of cellulose was the major factor, which accelerates the cellulose phenol liquefaction process efficiency. © 2014 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2014 , 131, 40255.     

漆酶和木聚糖酶预处理对麦草浆漂白性能的影响

生物漂白主要目的在于通过对纸浆预处理,减少后续漂白时漂剂用量,降低漂白废水对环境污染,同时改善纸浆性能。通过漆酶/木聚糖酶体系(LXS)和重组木聚糖酶(X)对麦草浆预处理,比较它们对浆料脱木素能力和漂白性能的影响。结果表明:麦草浆经过两种酶预处理后,都能降低浆料卡伯值,而漆酶处理后降低的幅度更大,与原浆和木聚糖酶处理浆相比分别降低32.64%和6.47%,但是在木聚糖酶处理液中能检测到更多的还原糖;两种酶处理浆在后续漂白中漂白至与对照浆相近白度时均能节省50%漂剂用量,且能改善浆料物理强度;比较两种酶对浆料漂白性能的影响,则是在相同漂剂用量时木聚糖酶漂白浆的白度稍高,而浆料得率和强度稍低;两种酶处理浆料的纤维素结晶度测定表明酶处理前后浆料的纤维素的结晶结构没有明显的变化,而且纤维素的结晶度都有不同程度的提高。通过扫描电镜观察以及X射线光电子能谱(XPS)分析,从理论上说明两者脱木素的差异。     

蔗渣再生纤维素制备高取代度羧甲基纤维素钠的研究

先以NaOH/H2O2水溶液对蔗渣进行预处理,再用预冷至-12℃的7%NaOH/12%尿素水溶液对预处理蔗渣进行分离,获得结构蓬松的蔗渣再生纤维素。以蔗渣再生纤维素为原料,以氯乙酸钠为醚化剂,在85%乙醇水溶液中,采用一次碱化、二次醚化的工艺,制备了羧基取代度达1.45的羧甲基纤维素钠(CMC)。利用红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)、热重分析(TGA)等手段对样品的结构进行了表征,并研究了羧甲基纤维素钠样品的黏度性能。     

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。     

大麻秆浆制备醋酸纤维素的研究

以大麻秆浆和醋酸为原料制备了醋酸纤维素。考察了硫酸用量、保温温度、保温时间、醋酐用量和冰醋酸用量对醋酸纤维素取代度和聚合度的影响。采用红外光谱和X射线衍射分析对醋酸纤维素进行了表征。实验结果表明:增加硫酸用量、提高保温温度和延长保温时间可提高醋酸纤维素的取代度,但聚合度下降;增加醋酸酐用量可提高醋酸纤维素的取代度,对聚合度影响不大;增加冰醋酸用量可提高醋酸纤维素的聚合度,对取代度影响不大。制备醋酸纤维素的适宜条件为:硫酸、醋酸酐和冰醋酸对大麻秆浆的质量比分别为0.13、9.0和9.0,保温温度为50℃,保温时间为1 h。该条件下制备的醋酸纤维素取代度为2.92,聚合度为121。由醋酸纤维素的红外光谱可证实纤维素与醋酸酐之间醋化反应的发生。X射线衍射分析表明大麻秆浆经醋化反应后,纤维素晶型发生了明显的变化。     

溶胀对神华煤结构及液化性能的影响

采用甲苯和吡啶对中国神华煤进行直接液化前的溶胀处理,通过对溶胀度及抽提率的测定、IR光谱分析、热重分析以及溶胀煤的直接液化实验,探讨了溶胀预处理对神华煤结构及液化性能的影响.结果表明:经溶胀预处理,煤的溶胀度、抽提率获得了显著提高,煤结构中的弱共价键断裂,进而改善了其液化性能并提高了煤的直接液化转化率和油气产率.     

二醋酸纤维素接枝聚甲基丙烯酸甲酯的合成与表征

以二醋酸纤维素（CDA）为接枝骨架,利用原子转移自由基聚合(ATRP)技术接枝聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),合成接枝共聚物(CDA-g-PMMA),采用FT-IR、1H-NMR、DSC、XRD和GPC等方法表征了CDA-g-PMMA的结构与物化性能,结果显示,支链PMMA的引入,降低了材料的熔融温度和结晶度,另外还增加了材料的韧性,ATRP方法有效的控制了共聚物相对分子质量分布系数。     

Effects of solvent pretreatment and solvent incorporation on coal liquefaction

Yields of short-contact-time liquefaction product can be increased by pretreating the coal-solvent slurry at below normal liquefaction temperatures to permit solvent incorporation and/or swelling of the coal before liquefaction. An external pretreatment and an in situ pretreatment produce similar results. A coal-vehicle adduct was isolated from the pretreated coal and had liquefaction characteristics similar to the original coal. The beneficial effect of the solvent pretreatment is therefore believed to be the result of physical solvent incorporation with the coal, which causes solvent-aided liquefaction, in contrast with the thermal decomposition that can occur if some of the coal reaches liquefaction temperatures before it is contacted by vehicle. Pretreatment allows vehicle to be present (in contact with coal) at the reactive site in order to react with, and cap, coal free radicals.     

吡啶类离子液体的合成及对纤维素溶解性能的研究

采用一步法合成N-烯丙基吡啶氯盐离子液体([APy]Cl),测定其相溶性和吸水率,利用核磁共振氢谱(1H-NMR)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、质谱(MS)和热分析系统(DSC-TGA)对其化学结构和热稳定性进行分析;并测定对纤维素的溶解能力。结果表明,[APy]Cl为纤维素的优良溶剂,在120℃时对棉浆粕纤维素(聚合度DP=556)的溶解度可达到19.71%,脱脂棉纤维素(DP=1971)可达15.29%。利用FT-IR、X射线衍射仪(XRD)和DSC-TGA对再生前后纤维素进行表征,结果表明该离子液体为纤维素的直接溶剂,可将晶型由Ⅰ型转变为Ⅱ型。