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1.
芦苇浆纳米纤维素的制备工艺条件优化及形貌分析 总被引：3，自引：1，他引：2
采用硫酸水解芦苇浆制备纳米纤维素,并用正交试验优化了工艺参数,分析了硫酸质量分数、反应温度和水解时间对芦苇浆制备纳米纤维素得率的影响.用透射电镜表征了芦苇浆制备的纳米纤维素的形貌.结果表明硫酸水解芦苇浆制备纳米纤维素的3个工艺参数对其得率的影响为硫酸质量分数的影响最大,反应温度的影响次之,而水解时间的影响较小;硫酸水解芦苇浆制备纳米纤维素的优化工艺条件为硫酸质量分数52％,反应温度47℃,水解时间4h,此条件下纳米纤维素得率最高(82.81％).芦苇浆制备的纳米纤维素经透射电镜观察呈棒状,纤维素长度达到纳米级. 相似文献
2.
以制糖工业副产物甘蔗渣(SCB)作为木质纤维原料,使用具有优异相转移催化能力的三乙基苄基氯化铵(TEBAC)、无毒无害的甘油(GL),以及高价态路易斯酸六水合氯化铝(ACH)组成的三元低共熔溶剂(DES)对SCB进行预处理,系统考察了DES物质的量之比、预处理温度、预处理时间、固液质量比对SCB中各组分含量和纤维素酶解效率的影响。研究结果表明：最佳预处理条件为nTEBAC∶nGL∶nACH为1∶2∶0.05、预处理时间30 min、预处理温度120℃和固液质量比1∶15,此优化条件下木质素去除率达到(86.23±2.11)%,纤维素保留率为(94.51±2.03)%,酶解纤维素转化率达到(98.21±1.02)%,相较于未处理SCB提高了2倍,葡萄糖得率高达(81.94±1.98)%,提高了1.5倍。SEM、FT-IR和XRD分析结果表明：三元DES预处理能够有效去除SCB中的木质素和半纤维素,从而使纤维素的结晶度由未预处理的41.19%提高到预处理后的65.87%。DES经过5次循环利用后,纤维素转化率和葡萄糖得率仍达... 相似文献
3.
采用质量分数55%硫酸水解碱处理芦苇浆制备纳米纤维素,研究反应时间、反应温度和碱处理时间对纳米纤维素得率及其平均粒径变化的影响。单因素试验最优制备条件为碱处理时间1.0 h,反应温度60℃,反应时间2.0 h,纳米纤维素得率为54.50%,平均粒径为156.9 nm;通过傅里叶红外和X射线衍射分析,结果表明碱处理芦苇浆制备纳米纤维素为纤维素Ⅱ型。在单因素试验基础上进行正交优化试验,对纳米纤维素得率而言,正交优化最佳工艺条件为碱处理时间1.0 h,反应温度60℃,反应时间3.0 h,此条件下纳米纤维素得率最高,为55.64%,平均粒径为166.3 nm。 相似文献
4.
选取三倍体毛白杨为原料,通过分析最优条件下有机溶剂法和蒸汽爆破法预处理后纤维素得率、结晶度指数、木质素含量及酶水解的结果,比较两种预处理工艺对底物性质的影响。结果表明:蒸汽爆破法能脱出部分木质素,而有机溶剂法能使大部分木质素脱除,木质素质量分数比未处理的降低63.34%。与原料相比,经过预处理后,结晶度指数都有所提高,蒸汽爆破预处理后达1.962,有机溶剂法预处理后达1.712。有机溶剂法预处理的样品葡萄糖转化率为81.36%,蒸汽爆破预处理的样品的葡萄糖转化率可达91.29%。 相似文献
5.
【目的】将微波加热与甘油利用相结合的综合炼制工艺用于木质纤维素生物质预处理,探索其在燃料乙醇制备中的可行性,为实现经济可行、经济有效的木质纤维素生物质酶解预处理技术和生物燃料生产提供基础信息。【方法】以银腺杨、日本落叶松、刚竹和柳枝稷为试验材料,采用微波液化法对其进行液化处理,将液化产物分为纤维素、半纤维素和木质素组分,并对纤维素纤维组分进行综合表征。【结果】化学分析结果表明,纤维素纤维具有较高的葡聚糖含量;红外光谱显示,木质素和半纤维素的信号逐渐减弱,说明半纤维素和木质素经液化处理后有效脱除;XRD分析结果表明,纤维素纤维结晶度高、表面积大。【结论】相比原木质纤维素生物质,银腺杨、日本落叶松、刚竹和柳枝稷4种原材料纤维素纤维的酶解糖化效率均有不同程度提升(最高酶解转化率可达70%),液化固体产物--纤维素纤维在制备燃料乙醇中具有广阔的潜力和前景。 相似文献
6.
自然界中的木质素来源广泛,其含量仅次于纤维素,是一种具有还原性的可再生芳香聚合物。本研究利用木质素在太阳光激发下还原Au(Ⅲ)制备金纳米颗粒(Au NPs),并将其用于催化还原废水中的有机污染物。主要探究了不同木质素质量浓度、HAuCl4浓度、光照时间等条件对Au NPs粒径及形貌的影响;利用紫外-可见光谱仪、纳米粒度仪、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱分析(XPS)对Au NPs理化性质进行了表征。结果表明,木质素作还原剂成功制备了Au NPs,最佳制备工艺如下：木质素质量浓度为0.1 mg/mL,HAuCl4浓度为1.00 mmol/L,HAuCl4溶液与木质素溶液体积比为4∶1,光照时间为60 min,此条件下制得的Au NPs平均粒径为32.14 nm。此外,以亚甲基蓝(MB)和对硝基苯酚(4-NP)为污染物模型物探究了Au NPs的催化性能,结果表明,Au NPs对MB和4-NP具有良好的光催化还原性能,反应速率常数分别为0.765 8和0.316 6 min-1。木质素还原Au... 相似文献
7.
糖类是生物体的基本营养物质和重要组成成分,糖平台化合物指糖类经生物或化学转化而来的基本化学物质,并可进一步转化为高价值的生物基化学品或材料。利用资源量大、生长周期短的竹材制备单糖,进而开发一系列生物基糖平台化合物,前景广阔。竹材可通过绿色、环保、可持续的生物酶水解工艺制备单糖,其中最关键的步骤是预处理,要求成本合理、废液处理过程简便环保,且木质素能够有效利用。本研究综述近10年来预处理对竹材酶水解制备单糖的影响,从反应机理、底物收率、底物中纤维素含量、酶水解性能和糖降解生成发酵抑制物等角度,概括总结物理法、化学法、物理化学法、共晶溶剂法、有机溶剂法和其他方法等预处理方法的优势和不足。基于绿色高效转化利用的目标,建议竹材预处理制备单糖要综合考虑预处理工艺、生物酶制剂、竹种、竹龄和木质素高值化利用等因素,并提出未来竹材生物炼制技术的研究方向：1）竹材的致密和坚硬结构是影响其高效预处理的重要因素,需探索系统的低耗能破碎方法;2）研发具备廉价、绿色、工艺简便和降解产物少的预处理药剂以及符合竹材结构特性的预处理方法;3）研发竹材木质素高值化利用关键技术与工艺,推进竹材原料全化学组分利用。 相似文献
8.
《林业工程学报》2021,6(5)
以杨木为原料,采用乙酸预处理制备低聚木糖后,对固体残渣进行亚硫酸盐预处理移除木质素,以提高杨木纤维素的酶解效率,但该两步预处理对杨木木质素结构及其非生产性吸附酶的影响仍不明确。笔者考察了乙酸-亚硫酸盐两步预处理对杨木酶水解率、木质素结构和木质素理化性质的影响,探讨了该两步预处理对杨木木质素吸附及脱附纤维素酶的特性。结果表明,两步预处理后杨木残渣中木质素含量减少,当酶添加量为20 FPU/g干物质量时,纤维素水解得率从32.4%增加到67.1%。乙酸-亚硫酸盐预处理后木质素(AA-AS-lignin)的Zeta电位、疏水性及分子量减小,而其紫丁香基与愈创木基结构单元数量比值S/G、酚羟基及硫元素的含量增加。相比未预处理的木质素(BM-lignin),AA-AS-lignin对纤维素酶水解的抑制率从1.0%增加到16.5%。AA-AS-lignin对纤维素酶的吸附增强,结合强度从24.7 mL/g(BM-lignin)增大到72.1 mL/g。乙酸-亚硫酸盐预处理降低了木质素对纤维素酶的脱附能力,纤维素酶的脱附回收率从61.1%降低到28.8%,且相较于BM-lignin,结合在AA-AS-lignin上的纤维素酶的水解活力较低。研究结果可指导乙酸-亚硫酸盐预处理后杨木的高效纤维素酶水解,为实现杨木的多组分转化利用提供了新思路。 相似文献
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木质纤维素类生物质是地球上最丰富的可再生资源。为提高木质纤维素类生物质的转化率,提升纤维素酶的水解效率和可发酵性糖产量,降低纤维素酶的使用量和生物质转化成本,对木质纤维素类生物质进行预处理十分必要;然而,木质素、纤维素和半纤维素之间的天然屏障限制了纤维素酶对纤维素组分的酶解。木质纤维素类生物质预处理主要有物理法、化学法、物理化学法和生物法,目前更多采用质量分数小于4%的稀酸法(如盐酸、硫酸和硝酸等,120～210℃)、高温热水法、蒸汽爆破法和液相水热法等,不同预处理方法对木质素或大部分半纤维素的溶解和去除有利于提高纤维素酶的可及性。木质素对纤维素酶解具有明显抑制作用,通过预处理降低木质素含量有利于提高纤维素酶解效率。木质纤维经稀酸或高温热水等预处理后,Klason木质素相对含量反而会增加。在木质纤维素类生物质预处理过程中,木质素液滴可能以假木质素形式沉积于纤维素表面,使其比天然木质素更加抑制纤维素酶解。本研究首先概述生物质预处理过程中木质素液滴和假木质素的形成过程,提出假木质素产生的可能机制,并对其组成和性质进行综述;然后阐述木质素液滴和假木质素对木质纤维酶解的影响;最后总结假木质素形成的调控策略。假木质素的形成过程属于非均相反应过程,受传质扩散(分子水平)和流动(宏观统计水平)的影响,可从介尺度行为研究假木质素的形成机制,同时建立相关模型和理论实现其科学的定量描述和定向调控,这不仅有利于木质纤维素类生物质炼制工艺的发展,也有利于促进跨学科科学规模的形成。 相似文献
10.
以慈竹为原料,研究了甲醛/二氧六环预处理对竹材纤维素酶水解糖得率的影响,并探索了酶水解液发酵生产乳酸工艺。研究结果表明：该预处理可以脱除木质素,大幅提高预处理得到的底物中纤维素的含量,纤维素质量分数可达75.6%～90.7%;预处理后底物酶水解的葡萄糖最高得率为92.8%;酶水解液可以直接用于发酵生产乳酸,葡萄糖转化为乳酸得率可以达73.2%。借助扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)仪和离子色谱仪等手段分析预处理前后竹材结构的变化情况,发现预处理后竹材表面卷曲,蜡质几乎被完全溶解脱除,结构疏松。 相似文献
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《林产化学与工业》2017,(1)
以椰壳纤维为原料,研究了不同比例乙二醇/碳酸乙烯酯在较低温(90℃)条件下对椰壳纤维的组分分离,并利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)、凝胶渗透色谱(GPC)和热重(TG)对分离得到的预处理后椰壳纤维和再生木质素进行了分析表征。结果表明:在单独使用碳酸乙烯酯时木质素的脱除率为负值,乙二醇/碳酸乙烯酯可实现椰壳纤维在较低温度下的去木质素预处理,并且当n(乙二醇)/n(碳酸乙烯酯)4∶1时木质素的脱除率达到最大值,为49.87%。乙二醇/碳酸乙烯酯处理后的纤维材料中纤维素含量都有所提高,半纤维素和木质素含量都降低,纤维素的结晶结构基本没有被破坏(均为纤维素Ⅰ型),且提取得到的再生木质素为典型的对羟基苯基-愈创木基-紫丁香基(HGS)型木质素,n(EG)/n(EC)为4∶1时得到的再生木质素多分散系数最小,为9.73。 相似文献
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以蔗渣制浆黑液木质素为原料,制备出可稳定分散在水溶液中的木质素纳米颗粒,再以木质素纳米颗粒为还原剂和稳定剂,在太阳光的催化下,将Ag~+还原成形貌、粒径均一的银纳米颗粒(AgNPs)。研究显示:AgNPs最佳制备工艺为AgNO_3浓度25 mmol/L、木质素纳米颗粒悬浮液质量浓度100 g/L、光照时间10 min,光照强度(900±100) W/m~2,此条件下制备的AgNPs直径为15.3 nm。高分辨透射电子显微镜(HRTEM)及元素面分布等结果表明AgNPs被木质素包裹着,木质素上的电负性基团赋予AgNPs表面丰富的负电荷,其Zeta电位为-24 mV,由于双电层的排斥作用,阻碍了AgNPs的聚沉,使得AgNPs能够在水溶液中稳定存在。 相似文献
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探讨了白腐菌预处理对丙酸蒸解法制取纤维素的影响.在白腐菌对玉米芯进行预处理过程中,赖锰过氧化物酶(MnP)、木质素过氧化物酶(LiP)、漆酶、木聚糖酶和纤维素酶的酶活分别在第5、 6、 7、 10和 15 d 达到最高值,分别为1.326、 10.25、 0.062 7、 0.33和 403 U/g.利用响应面分析法确定丙酸蒸解玉米芯最佳工艺条件为:料液比1∶ 10(g∶ mL),蒸解时间 70 min,丙酸质量浓度 900 g/L,产物中纤维素的质量分数为 91.09%.玉米芯经白腐菌预处理 10 d 后再用丙酸进行蒸解处理,产物中纤维素的质量分数和保留率分别为 97.12% 和 94.70%,而半纤维素和木质素的质量分数仅为 0.96% 和 0.92%. 相似文献
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沙柳与柠条混合原料碱性过氧化氢法分离的纤维素特性研究 总被引：1，自引：0，他引：1
分析了沙柳(Salix psamm ophila)与柠条(Caragana korshinskiiKom.)质量比为1∶1的混合原料的化学组成,在NaOH 18%(质量分数)、反应温度165℃、H2O23%(质量分数)、反应时间90 m in、液固比4∶1(mL∶g)的条件下降解木质素与半纤维素,分离纤维素,计算纤维素制备物的得率及粘度。采用GC、HPLC、FT-IR及13C NMR分析了纤维素制备物的特性,结果表明,碱性过氧化氢法能高效降解大部分木质素,得到的纤维素制备物中残余木质素含量较低(酚醛和酚酸总量为4.39%),纤维素纯度较高(葡萄糖含量84.68%),纤维素结晶度可能升高。 相似文献
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为构建棕榈藤材材性数据库,提升棕榈藤材高附加值加工利用水平,文章以高地钩叶藤为研究对象,对其主要化学成分含量进行测定和分析。结果表明,高地钩叶藤材综纤维素、酸不溶木质素、α-纤维素、半纤维素、苯-醇抽提物、热水抽提物、冷水抽提物、1%NaOH抽提物及灰分含量的均值分别为67.98%、16.72%、43.91%、24.38%、9.78%、18.85%、15.02%、38.60%和1.46%。径向上,综纤维素、α-纤维素、酸不溶木质素及灰分含量均为藤皮>藤中>藤芯;而半纤维素、冷水抽提物、热水抽提物、苯-醇抽提物及1%NaOH抽提物含量均为藤芯>藤中>藤皮。轴向上,综纤维素、α-纤维素、酸不溶木质素及灰分含量最大值均在中部,而半纤维素及4种抽提物含量最大值均在梢部。酸不溶木质素和α-纤维素含量最小值在梢部,综纤维素、半纤维素及灰分含量最小值在基部,冷水抽提物、苯-醇抽提物及1%NaOH抽提物含量最小值均出现在基部以上2 m处,而热水抽提物含量最小值在中部。 相似文献
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酸预处理对毛竹酶解糖化的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
竹子富含纤维素和半纤维素,是生产纤维素乙醇的潜在原料来源。而预处理过程是研究的重点和难点之一。本文以毛竹为原料,研究了微波消解稀酸预处理对其化学组成及其酶水解的影响。结果表明,预处理条件为酸用量为2%(w/w干物质),固液比1∶6,温度180℃,时间30min时,能脱除97.2%的半纤维素。预处理得到的底物在酶用量为纤维素酶20FPU/g纤维素和β-葡萄糖苷酶40IU/g纤维素,水解48h,纤维素水解得到葡萄糖的收率由2.41%(未经预处理)提高到52.72%。酶水解过程中,酸不溶木质素的存在,可导致葡萄糖收率的降低。 相似文献
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《林业科学》2017,(9)
在能源问题日益紧张的时局下,寻求可再生清洁能源是亟待解决的关键问题。由农林废弃物转化获得新能源、新材料已经成为重要的发展趋势,其中生物乙醇作为环保、可持续的新型能源得到了广泛关注。预处理作为生物乙醇制备的第一个重要环节备受重视,传统化学预处理技术能量消耗大、对设备要求高、半纤维素降解严重且对环境造成污染,没有充分考虑半纤维素和木质素的高值化回收利用,单一化降解纤维素使得经济利用价值很低;生物预处理作为一种环境友好和低成本的预处理技术,也存在着转化效率低、作用周期长和碳水化合物损失严重的缺点。热水预处理通过条件参数优化可在尽量保留天然大分子原位结构的基础上,一定程度地破坏植物细胞壁的致密结构,且仅利用水作为反应试剂,具有无化学药剂使用、对环境友好、操作成本低等优点,其对生物质细胞壁的主要作用为使木素-碳水化合物复合体(LCC)连接键断裂并除去部分半纤维素,使木质素性质发生改变并进行再分配,且在一定程度上降低了纤维素的聚合度。热水预处理过程中生成的糠醛、5-羟甲基糠醛、甲酸、乙酸等产物,会对生物降解产生抑制作用,可以通过优化条件来控制其含量。酶解过程是指利用纤维素酶及其辅助酶将预处理后的纤维素降解为可发酵单糖,若直接将预处理后的产物进行发酵则需要较长时间且仅能获得极低浓度的乙醇。酶水解过程中由于半纤维素和木质素的保护作用,阻碍了纤维素酶与纤维素底物的接触,而预处理过程则会削弱或完全破坏这种阻碍作用,增大酶与纤维素的接触面积使酶解效率提高。提高预处理温度会使乙醇发酵得率提高,但是预处理温度过高会导致纤维素降解从而使乙醇得率降低。本文对热水预处理过程中纤维素、半纤维素、木质素物理化学性质的改变和处理过程中抑制物的转化生成进行总结,分析比较在不同预处理条件下生物质中各主要组分和降解产物不同程度的变化及其对后续酶水解、酵母发酵的影响。 相似文献
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制竹Lyocell纤维的竹浆纯化与溶解工艺研究 总被引：1，自引：0，他引：1
该研究选择用溶剂纺丝法制备竹Lyocell纤维的合适竹浆原料,并摸索其纯化和溶解的工艺条件,为利用竹子开发纺织纤维积累有关的基础数据。分别用氢氧化钠溶液和乙二胺四乙酸钠溶液处理竹浆原料,以去除其中的木质素、半纤维素和钙、镁、铁等离子类杂质;研究了用氧化甲基吗啉作溶剂溶解竹纤维素的工艺条件。阐述了如何选择纺制竹Lyocell纤维的竹浆原料,提出以纤维素的"平均聚合度"和"α-纤维素含量"这两个指标作为判断的依据。试验表明:适宜的竹纤维素平均聚合度为800~900左右,其α-纤维素含量应在94%以上。可用含水13%的氧化甲基吗啉单水化合物NMMO.H2O,在100~110℃下溶解竹纤维素;也可用含水50%左右的NMMO溶液,用减压工艺溶解竹纤维素。 相似文献