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2022年, 第56卷, 第1期 刊出日期:2022-01-30 上一期   
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2022 (1):  0-0. 
摘要 ( 5 )   PDF(10785KB) ( 4 )  
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研究报告
磷酸法玉米秸秆基活性炭的制备及其表征
徐茹婷, 卢辛成, 许伟, 王傲, 孙康
2022 (1):  1-6.  doi: 10.3969/j.issn.1673-5854.2022.01.001
摘要 ( 8 )   HTML ( 0 )   PDF(504KB) ( 32 )  

以成型、烘焙处理后的玉米秸秆为原料,磷酸作为活化剂制备了玉米秸秆基活性炭,并对活性炭样品进行表征。同时以碘吸附值、亚甲基蓝吸附值和焦糖脱色率为指标测定其吸附性能,并对制备条件进行优化。实验结果表明:玉米秸秆制备活性炭的最佳工艺条件为浸渍比即m(55%H3PO4)∶m(玉米秸秆)为4∶1、活化温度400 ℃、活化时间100 min,此条件下活性炭的得率为47.78%,制得的活性炭具有良好的吸附性能,碘吸附值、亚甲基蓝吸附值及焦糖脱色率分别达到864 mg/g、210 mg/g和100%。活性炭比表面积可达1 105 m2/g,总孔容积为0.745 cm3/g,微孔孔容为0.287 cm3/g,中孔孔容为0.354 cm3/g,孔径分布集中于5 nm以内,约占73.56%,平均孔径为2.697 nm。FT-IR分析显示:在活化过程中磷酸与玉米秸秆发生交联作用,生成的活性炭损失了玉米秸秆的部分官能团。

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金属离子催化葡萄糖异构化和脱水反应特性研究
张永昭, 季佳佳, 汪洋, 李宏威, 刘松晖, 王文德
2022 (1):  7-12.  doi: 10.3969/j.issn.1673-5854.2022.01.002
摘要 ( 7 )   HTML ( 1 )   PDF(556KB) ( 24 )  

以金属氯化物为催化剂,研究金属离子对葡萄糖异构化和脱水反应的催化特性。考察金属离子种类、用量和温度对反应过程的影响,用动力学模型拟合实验数据,定量分析金属离子的催化规律。葡萄糖脱水制备HMF的反应是一个串联反应,基于此机理构建的动力学模型能准确描述各组分浓度随时间的变化。Ni2+、Cr3+和Sn4+具有良好的催化活性,但3种金属离子呈现不同的催化特性。Sn4+的葡萄糖转化速率最快,Ni2+最慢,但Sn4+的副反应速率常数是Ni2+的约20倍。实验范围内,增加Ni2+用量,葡萄糖异构化和副反应速率加快,但对果糖脱水过程没有催化活性。增加Cr3+用量能显著提升葡萄糖异构化速率,对其它反应影响不大。随着Sn4+用量的增大,各步反应速率均加快,但整个反应过程中的副反应的严重程度有所降低。反应速率常数随温度的变化规律遵循Arrhenius模型,对Ni2+而言,升高温度更能促进果糖副反应的发生;金属离子为Cr3+时,升高温度有利于果糖脱水生成HMF;而对于Sn4+,升高温度则更有利于葡萄糖的异构化。

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好氧生物预处理时间对玉米秸秆水解酸化的影响
李希越, 王洪波, 赵玉晓, 华栋梁, 王宁
2022 (1):  13-22.  doi: 10.3969/j.issn.1673-5854.2022.01.003
摘要 ( 8 )   HTML ( 1 )   PDF(6146KB) ( 49 )  

以玉米秸秆为原料,先经复合菌系进行好氧生物预处理,然后接种厌氧污泥进行厌氧发酵,考察了预处理时间对厌氧发酵的影响,并测定木质纤维素结构及含量变化、关键性酶活、微生物多样性和厌氧发酵酸化产量。研究结果表明:随着预处理时间的延长,玉米秸秆的结构逐渐被破坏,木质素过氧化物酶活性逐渐降低,木聚糖酶和纤维素酶活性逐渐升高,最高分别达0.879和0.025 7 U/mg。放线菌、芽孢杆菌和曲霉菌是秸秆好氧生物预处理中的优势菌群。玉米秸秆经好氧生物预处理2 d,厌氧发酵产酸效果最佳,乙醇和挥发性脂肪酸产量为249.3 mg/g,比未处理提高了46.73%;玉米秸秆经好氧生物预处理5 d,乙醇和挥发性脂肪酸产量为138.2 mg/g,比未处理降低了18.66%。过长的玉米秸秆好氧预处理时间会使玉米秸秆中半纤维素、纤维素过度降解,这是造成玉米秸秆厌氧发酵产酸量下降的主要原因。以能源化、资源化为目的的玉米秸秆厌氧发酵预处理时,利用复合菌系好氧生物处理作为其预处理方法,应严格控制预处理时间,避免因为纤维素、半纤维素过度降解导致的产品产率下降问题。

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橡胶籽油基光固化树脂在立体痕迹提取中的应用研究
张飞, 胡云, 刘嘉潼, 周永红, 刘承果
2022 (1):  23-29.  doi: 10.3969/j.issn.1673-5854.2022.01.004
摘要 ( 6 )   HTML ( 0 )   PDF(9279KB) ( 6 )  

以橡胶籽油(RSO)为原料,先制得羟基化橡胶籽油,再利用羟基化橡胶籽油与异佛尔酮二异氰酸酯和季戊四醇三丙烯酸酯反应得到橡胶籽油基聚氨酯丙烯酸酯预聚体(RSO-PUA)。将所得预聚体与不同类型稀释单体甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)、1,6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)共混制备可光固化的树脂,研究了其在立体痕迹提取中的应用效果,并与传统的立体痕迹提取材料(硅橡胶、打样膏)的提取效果进行对比。实验结果显示:当稀释剂HEMA的用量为20%、HDDA的用量为30%时,橡胶籽油基光固化树脂的立体痕迹提取性能最优。橡胶籽油基光固化树脂材料提取立体痕迹的操作简便,固化时间快,黏度可控,痕迹反映完整、清晰、锐利, 制作的立体模型具备检验鉴定条件。而硅橡胶和打样膏制作的痕迹模型存在特征缺损、产生气泡、痕迹反映不完整等不足。

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综述评论
生物质流化床腐蚀特性及抑制方法综述
范浩东, 张东旺, 赵冰, 张缦, 金燕
2022 (1):  30-36.  doi: 10.3969/j.issn.1673-5854.2022.01.005
摘要 ( 5 )   HTML ( 2 )   PDF(1435KB) ( 84 )  

生物质燃料具有水分、挥发分、碱金属含量较高、热值偏低的特点,适合流化床燃烧应用,但在燃烧过程中挥发出的碱金属和Cl元素在一定温度下会对流化床锅炉安全经济运行造成威胁,如Cl元素的挥发容易导致受热面腐蚀。其腐蚀类型可分为气相腐蚀、液相腐蚀和固相腐蚀,腐蚀程度主要受到燃料成分、温度的影响。本文针对生物质循环流化床锅炉受热面发生腐蚀的关键因素Cl成分,阐述了生物质循环流化床锅炉发生腐蚀现象的机理,根据工程实践,指出了实际锅炉发生腐蚀的现象及工程应对方法,并提出防止腐蚀可以在生物质燃料预处理、炉膛密相区附近增加二次风管、改变过热器受热面布置方式、加入特定成分添加剂以及受热面材质选择等方面进行突破,以期为生物质循环流化床锅炉的高可靠性运行提供指导。

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两亲性海藻多糖在乳化和分散中应用的研究进展
王善勇,, 祁海松,, 项舟洋
2022 (1):  37-46.  doi: 10.3969/j.issn.1673-5854.2022.01.006
摘要 ( 7 )   HTML ( 0 )   PDF(1283KB) ( 14 )  

海藻多糖是一种天然的凝胶多糖,其分子链上原生的亲水、疏水基团赋予其天然的两亲性,能够在一定程度上改善非均相之间的界面相容性,具有天然凝胶网络结构的海藻多糖还可在溶胶体系中有效阻止分散相之间的再聚集,因而海藻多糖在乳化及分散中具有极佳的应用潜能。本文介绍了海藻酸盐、岩藻多糖、卡拉胶、琼脂、石莼多糖等常见海藻多糖的化学组成、结构与性质, 并从其糖基单元上的羧基、硫酸酯基等亲水基团与甲氧基、乙酰基、蛋白质等疏水基团构成的两亲性结构出发,总结了两亲性结构对海藻多糖分子构型、表面活性及流变性质的影响,进而综述海藻多糖两亲性结构在乳化和分散中的应用。同时,还总结了通过物理或化学手段增强海藻多糖两亲性能的相关研究,例如带电疏水粒子的静电耦合、长碳链疏水化合物的化学接枝等,介绍了衍生化海藻多糖在乳化和分散中应用的研究进展,并对海藻多糖界面吸附活性增强的方向进行了展望。

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植物油脂基压敏胶的研究进展及动态
刘伟, 王钟, 汪钟凯
2022 (1):  47-56.  doi: 10.3969/j.issn.1673-5854.2022.01.007
摘要 ( 18 )   HTML ( 0 )   PDF(3129KB) ( 27 )  

以天然可再生的植物油脂为原料制备压敏胶是解决目前石油基压敏胶基料资源短缺和环境问题的有效途径,也是目前学术研究和应用开发的热点之一。笔者综述了近年来国内外研究者在植物油脂基压敏胶方面的研究进展,按照植物油基高分子的种类(环氧树脂、丙烯酸树脂、脂肪酸衍生物、聚酯及聚氨酯等)进行了分类,重点总结了植物油脂基压敏胶基体的设计思路以及改性方法,在此基础上探讨了植物油脂基压敏胶改性研究方向(包括功能型植物油单体的开发、聚合物结构的优化等),以期为设计发展新型的生物基压敏胶材料提供可行的理论与参考。

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植物基活性炭孔隙调控研究进展
仲美娟, 刘杏娥, 尚莉莉, 田根林, 杨淑敏, 马建锋
2022 (1):  57-66.  doi: 10.3969/j.issn.1673-5854.2022.01.008
摘要 ( 3 )   HTML ( 0 )   PDF(570KB) ( 17 )  

植物基活性炭具有原料来源广泛、价格低廉、制备时间短、工艺成熟、所得产品比表面积大、孔隙结构发达、杂元素含量低、热稳定性和化学稳定性优良等特点,在环保领域的使用量逐年上升。本文系统介绍了植物原料热解过程中三大组分(纤维素、半纤维素和木质素)对所制得的炭化料及活化料孔隙结构的影响,对比总结了制备植物基活性炭常用的物理活化法、化学活化法(KOH活化法、H3PO4活化法和ZnCl2活化法)、催化活化法和热解自活化过程中成孔反应机理以及形成的孔结构特点,指出研究工作中存在的问题,并提出了植物基活性炭孔隙调控未来的研究方向。

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纤维素基超疏水材料的现状分析
李晓望, 李煜东, 王鑫, 周加左, 孙晓晗, 赵禹森, 王成毓
2022 (1):  67-74.  doi: 10.3969/j.issn.1673-5854.2022.01.009
摘要 ( 13 )   HTML ( 2 )   PDF(4334KB) ( 55 )  

近年来超疏水材料的应用领域越来越广泛,对超疏水材料的机械强度、耐磨性、透光度、重复利用性等性能方面的要求越来越高,原料的绿色环保性要求也日渐提高。生物质原料种类多、储量大,占据着可再生资源的主导地位。纤维素作为生物质原料的下游精细产品,具有绿色环保、储量大、应用灵活的优点。本文简单介绍了纤维素基超疏水材料的发展历程、特点及应用,重点分析了水热法、化学沉积法、原子转移自由基聚合和溶胶-凝胶法(纤维素/SiO2超疏水材料和纤维素基气凝胶)等超疏水改性方法在制备纤维素基超疏水材料中的应用。最后对纤维素基超疏水材料的未来发展进行了展望。

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