水热预水解分离相思木半纤维素及其组分与结构分析

通过水热预水解法处理相思木制得预水解液,采用乙醇沉淀回收预水解液中的半纤维素,通过条件实验优化了最佳回收半纤维素的预水解条件,然后对回收的半纤维素进行热稳定性、成分和结构分析。结果发现,获得最大半纤维素回收率的预水解条件为170℃/20min,原料中碳水化合物回收率为3.93%,回收的半纤维素中木糖为主要成分占75.56%,葡萄糖占10.71%,半乳糖占7.80%。离子色谱分析表明160℃/40min,170℃/15min、170℃/25min和180℃/15min水解条件下的回收半纤维素组分与170℃/20min时的回收半纤维素化学组分相同,但含量上略有差别;热重分析表明水解温度提高和时间延长使回收半纤维素热稳定性降低;核磁共振和红外光谱分析结果表明回收半纤维素的聚木糖主链上残留有乙酰基、阿拉伯糖和半乳糖连接。     

热水预水解提取半纤维素及其还原糖的研究进展

利用热水预水解处理生物质,可有效提取生物质中的半纤维素及其还原糖。半纤维素在各个领域内都能产生重要作用,对近十年来国内外在热水预水解提取生物质半纤维素及其还原糖领域取得的成果进行综述,分析了热水预水解过程中生物质半纤维素的变化规律,介绍了热水预水解生物质的优缺点,详细阐述了热水预水解生物质提取半纤维素及其还原糖的研究现状和发展趋势。     

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。     

高温液态水中甜高粱渣半纤维素水解及其机理

为了回收甜高粱渣中的半纤维素衍生糖并了解其水解机理,在自行设计的Flowthrough反应器中对甜高粱渣进行了高温液态水水解,分别考察了不同反应温度和反应液流量下水解液中产物的生成情况。研究表明,相对葡萄糖和阿拉伯糖而言,木糖的生成受反应温度和反应液流量影响更大。温度高于195 ℃时糖降解加剧,总木糖浓度不断降低;低流量（5 ml?min-1）条件下生成的木糖不能被及时排出而进一步降解。通过产物分析可知,甜高粱渣半纤维素中含有典型的O-乙酰基-4-O-甲基葡萄糖醛酸基阿拉伯糖基木聚糖结构,木糖、葡萄糖、阿拉伯糖、各种低聚糖、乙酸和葡萄糖醛酸等是半纤维素水解的直接产物,糠醛和5-羟甲基糠醛等是糖类的降解产物, 甲酸等小分子酸是它们的进一步降解产物。     

半纤维素分离提取及改性应用研究进展

简单介绍了半纤维素的结构特点,叙述了国内外半纤维素分离纯化的主要方法以及研究成果的最新进展,包括碱抽提法、碱性过氧化氢抽提法、有机溶剂分离提取法、超声波辅助分离法、微波辅助分离法、蒸汽爆破法和高温水处理法等,并进行了比较分析。此外,还着重介绍了几种重要的半纤维素改性方法,包括羧甲基化、季铵化、苄基化和甲氧基化等醚化反应以及羧酸酯化、硫酸酯化等酯化反应,并对未来半纤维素及其衍生物的发展方向进行了展望。     

农业秸秆半纤维素分离及纯化技术研究进展

我国是农业大国,每年有大量的农业秸秆没有完全充分利用。农业秸秆中半纤维素含量一般在28%～35%之间。在秸秆细胞壁中,半纤维素与木质素之间有化学键的联接,与纤维素之间有氢键的联接,因此限制了半纤维素从细胞壁中的分离。分离半纤维素的技术有化学法、机械法与化学法相结合、热处理法、膜分离等,但到目前为止还没有一种分离技术能够较完整地将半纤维素从植物细胞壁中分离出来。文章综述近年来农业秸秆半纤维素的分离技术,并提出了存在的主要问题。     

SO4^2-／Ti-MCM-41固体酸催化半纤维素水解动力学研究

用水热法制备了SO4^2-／Ti-MCM-41固体酸催化剂,用X射线衍射分析（XRD）及N2吸附一脱附对催化剂进行了表征。研究了温度和时间对SO4^2-／Ti-MCM-41固体酸催化水解半纤维素的影响,采用Garrote模型模拟水解过程并进行动力学研究。模拟结果表明,Garrote模型能较好地描述介孔分子筛催化剂催化水解半纤维素过程。半纤维素、还原糖和糠醛的降解反应活化能分别为93．05、91．54和81．67kJ／mol。根据实验结果和模拟结果可得到最佳水解条件为：反应物固液比为1：60,催化剂质量分数为20％,反应温度为160℃,水解时间10min。     

乙醇沉淀法提取木质纤维预水解液中半纤维素研究

硫酸盐法溶解浆生产时,预水解液(PHL)中含有大量半纤维素,将其分离可用于多种高附加值产品的制备。针对乙醇法回收半纤维素得率以及纯度较低的问题,优化了乙醇沉降半纤维素预水解条件以及乙醇-预水解液(ET-PHL)的体积比,通过浓缩、酸化、聚氧化乙烯絮凝处理及碱化处理显著地提高了半纤维素产品的得率。结果显示,在ET-PHL体积比为10、P因子为200时,最有利于半纤维素分离,得率及纯度为3.43g·L~(-1)和69.57%。进一步实验结果表明在浓缩90%后得率及纯度为6.11 g·L~(-1)和71.38%,酸化至pH值为2再经400 mg·L~(-1)聚氧化乙烯絮凝处理两步去除木质素后得率为4.98 g·L~(-1),但纯度提高到了82%,而再碱化至pH值为6时,得率提高到了9.87 g·L~(-1)但纯度下降到了76.47%,进一步提高pH,虽然沉淀得率继续有所提升,但灰分含量会显著上升。     

麦草自水解过程中半纤维素和木质素的变化特性

自水解对木质纤维生物质转化利用具有重要意义,研究了自水解对麦草化学成分变化的特性。结果表明:温度和时间对麦草自水解化学成分变化有重要影响,温度170℃时,半纤维素与木质素的降解均呈现两个阶段,即保温60 min前的快速脱除阶段和60 min后的慢速脱除阶段,半纤维素脱除率分别为65.0%和16.7%,Klason木质素脱除率分别为33.0%和2.7%,酸溶木质素脱除率分别为66.1%和11.7%;自水解大大提高麦草苯醇抽出物含量,170℃保温210 min后苯醇抽出物含量达15.9%。麦草自水解具有生物炼制特点。     

玉米秸秆半纤维素制备木糖醇的研究

首先采用无污染的碱性过氧化氢法研究了半纤维素的分离与提取,然后对提取的半纤维素分别进行化学水解和酶水解比较,最后研究了水解液发酵制备木糖醇。结果表明,半纤维素分离提取的优化参数为:2%过氧化氢,2%氢氧化钠,加热时间4 h,反应温度75℃。使用CF3COOH水解半纤维素所得木糖含量为67%~73%,水解率为76%~84%,稀盐酸预处理半纤维素再化学水解所得木糖含量高达88%,水解率上升至大约90%。半纤维素的酶水解实验表明,木聚糖酶的水解专一性高于半纤维素酶,木聚糖酶水解率为38%~60%。在水解液发酵实验中,酶水解液的木糖醇转化率高于化学水解液。另外,通过浓缩半纤维素水解液,提高发酵液的木糖初始浓度,有利于菌株生长,可以提高木糖醇转化率。研究对于玉米秸秆半纤维素制备化学品具有一定的指导意义。     

Structural and physicochemical characterization of hemicelluloses isolated by alkaline peroxide from barley straw

Seven hemicellulosic preparations were obtained from barley straw by extraction with 1.5% H₂O₂ at pH 12.0 for 14 h at 45 °C with extractant to straw ratios of 10:1, 13:1, 15:1, 18:1, 20:1, 25:1 and 30:1. The respective yields of dissolved hemicelluloses were 28.4 wt%, 28.8 wt%, 29.7 wt%, 30.1 wt%, 30.6 wt%, 30.8 wt% and 30.8 wt% or dry barley straw, corresponding to release of 78.7%, 79.8%, 82.3%, 83.4%, 84.8%, 85.3% and 85.3% of the original hemicelluloses. The polymers were mainly composed of xylose, arabinose, glucose, galactose and 4-O-methyl-D -glucuronic acid (59.3–62.6%, 19.7–22.0%, 8.8–12.5%, 5.6–6.9% and 5.8–6.7%, respectively) and had weight-average molecular weights of between 38 470 and 41 050 g mol⁻¹.¹³ CNMR spectroscopy confirmed the results obtained by chemical methods, and showed that the hemicellulosic fraction was mostly by L -arabino-(4-O-methyl-D -glucurono)-D -xylan. More importantly, it was found that lignin provides some protection for the hemicelluloses in barley straw against attack by hydrogen peroxide. © 2002 Society of Chemical Industry     

离子液体1-烯丙基-3-甲基咪唑分离毛竹半纤维素研究

以毛竹为原料,通过1-烯丙基-3-甲基咪唑室温离子液体([Amim]Cl)直接分离半纤维素,并利用红外光谱检测、热动力学分析、中性糖成分检测、糖醛酸含量测定和一维核磁共振成像等分析手段证明氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑离子液体可直接分离毛竹半纤维素。所得组分中不含有木质素杂质但混有少量纤维素和果胶质,毛竹半纤维素结构是以(1→4)-β-D-木聚糖为主链,以阿拉伯糖和4-O-甲基-α-D-葡糖醛酸为侧链的木聚糖,其中阿拉伯糖以C-3位与木聚糖主链相连,4-O-甲基-α-D-葡糖醛酸则以O-2位与木糖主链相连。     

Catalytic hydrothermal treatment of pine wood biomass: effect of RbOH and CsOH on product distribution

Low‐temperature hydrothermal treatment of pine wood biomass was performed in the presence of RbOH and CsOH catalysts (280 °C for 15 min). The effect of the catalysts on the distribution of products and the volatility distribution of oxygenated hydrocarbons was studied in detail. Oxygenated hydrocarbons were extracted from the liquid and solid portions and analysed individually by gas chromatography/mass spectrometry. Catalytic (RbOH and CsOH) hydrothermal treatment of wood biomass produced mainly phenolic compounds and benzenediol derivatives. The use of RbOH and CsOH catalysts hindered the formation of char and favoured the formation of oil products, as observed previously for various other base catalysts. The volatility distribution of hydrocarbons (ether extract) was characterised by carbon‐normal paraffin (C‐NP) gram and it was found that the oxygenated hydrocarbons from all runs, including thermal, were distributed in the boiling point region of n‐C₆ to n‐C₁₇. Copyright © 2005 Society of Chemical Industry     

棉秆水热及水热氧化过程水相产物分析研究

水热及水热氧化处理技术可改变生物质的特性,从而提高热解产物的品质及热解效率。本研究使用高压反应釜在180～280℃下对棉秆进行水热及水热氧化过程处理,使用色谱质谱联用仪、波美密度计及pH酸度计对比分析了水热过程水相产物(HTAP)及水热氧化过程水相产物(HOAP)的有机组分、折光指数和pH。结果表明,HOAP中酸类有机物含量最高时的温度(200℃)低于HTAP(230℃)。200～230℃下HOAP中酚类化合物的含量明显高于HTAP。水热氧化过程抑制了HOAP中酮类化合物的生成。180～280℃下HOAP的折光指数高于HTAP,且随着温度增加而下降。HOAP的pH随着温度的升高而增加,并且180～260℃下HOAP的pH低于HTAP。HTAP与HOAP的理化性质和木醋液基本一致,有潜力应用于农业、林业等领域。     

Fe/Cr柱撑蒙脱石的水热法制备与表征

以钙基蒙脱石为原料,经超声波预处理后,利用水热法合成了Fe/Cr柱撑蒙脱石。水热法与传统方法相比,可以省去钠化改型和老化等步骤,大大缩短制备周期。在水热法制备柱化剂的过程中,首次提出二次水解法。实验结果表明,经过预处理后,蒙脱石的分散度大大提高,平均粒度达0964 μm;二次水解法可以制备出更好的柱化剂。XRD和XRF分析结果表明,水热法可以制备出结晶较好、热稳定性较高和具有良好孔结构的柱撑蒙脱石,经过二次水解法制备的Fe/Cr柱撑蒙脱石的d₍₀₀₁₎达1962 nm。     

生物质能源树种生产丁醇研究进展

介绍了生物质能源树种的概念及其作为原料生产丁醇技术的国内外研究现状,并对目前生产技术中存在的问题及改善策略进行了探讨,最后对生物质能源树种生产丁醇的发展前景进行了展望。     

丙胺溶液水热液化海藻残渣及产物生物油分析

使用丙胺溶液对裙带菜孢子叶残渣进行水热液化,分析了水热液化后生物油、水溶性物质和固体残渣的成分。在丙胺浓度1.5 mol·L^-1、反应温度240℃、料液比1：10的条件下得到生物油的最大产率为39.81%（质量）。生物油通过GC-MS和FT-IR进行分析,结果表明成分包含醇类、烷类、酯类、酸类、酚类和酰胺类等,并存在C=C、C=O、O-H等化合键。水溶性物质通过HPLC和GC-MS进行分析,结果表明主要产物为酸类物质。固体残渣通过XRD进行分析,结果表明水热液化后纤维素的结晶度降低。最后对丙胺进行回收,在温度100℃条件下回收率达到92.56%。