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1. 基于动态硼酸酯键聚合物的构筑和应用研究进展
郭书畅, 薄采颖, 胡立红, 张猛, 贾普友, 周永红
生物质化学工程    2023, 57 (1): 49-61.   DOI: 10.3969/j.issn.1673-5854.2023.01.007
摘要549)   HTML753)    PDF(pc) (5607KB)(1364)    收藏

基于动态硼酸酯键构筑的聚合物有一定的自修复能力和对刺激的多重响应性, 能够通过诱导材料内部物理/化学结构的拓扑重组并以此来响应生物信号的变化。本文综述了基于水解/再酯化、二醇硼酸酯之间的酯交换和硼酸酯之间的酯交换3种不同的硼酸酯酯交换机制构筑的多种天然/非天然高分子材料; 通过传统共价键和硼酸酯动态共价键协同作用设计更加稳定的四面体硼酸盐结构来解决硼酸酯基聚合物稳定性较差的策略; 硼酸酯基聚合物在生物医药、传感器和可回收材料等多领域的应用潜力。重点介绍了硼酸酯键与其它动态键协同作用制备理想的聚合物材料, 如水凝胶、有机凝胶、液晶材料和可回收纳米材料等。

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2. 生物基聚氨酯材料的研究进展
周永红, 潘政, 张猛
生物质化学工程    2023, 57 (1): 1-12.   DOI: 10.3969/j.issn.1673-5854.2023.01.001
摘要1076)   HTML13017)    PDF(pc) (5765KB)(1047)    收藏

聚氨酯作为一种多功能性高分子材料在众多行业中均有广泛应用。利用绿色可再生资源制备聚氨酯材料对聚氨酯的可持续发展具有重要意义。围绕近十年的相关文献, 本文重点总结了常见的植物油(蓖麻油、大豆油、桐油和棕榈油等)、木质纤维、松香、天然酚(腰果酚和单宁)和糖类等生物质资源合成生物基多元醇和异氰酸酯的基本方法、研究现状及非异氰酸酯的研究进展, 列举这些生物基资源作为原料制备聚氨酯时独特的优点, 并在此基础上讨论了生物基聚氨酯材料未来挑战, 展望了生物基聚氨酯在不同领域的发展前景。

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3. 杂原子掺杂生物质基炭材料的研究进展
王天贺, 林琳, 刘静, 张强, 徐文彪, 时君友
生物质化学工程    2022, 56 (6): 71-80.   DOI: 10.3969/j.issn.1673-5854.2022.06.010
摘要919)   HTML3153335)    PDF(pc) (2747KB)(929)    收藏

生物质基炭材料具有低成本、来源广泛、导电性良好和电化学稳定性好等优点,通过杂原子掺杂,生物质基炭材料的性能得到进一步的提升。本文总结了杂原子引入生物质基炭材料的方法(原位掺杂和扩散掺杂)及其各自的优缺点,简述了杂原子掺杂的种类(氮掺杂、氧掺杂、磷掺杂、硫掺杂、卤素掺杂和多元素共掺杂)及杂原子掺杂对生物质基炭材料结构与性能的影响,综述了目前杂原子掺杂炭材料在能源存储、吸附分离、催化氧化等领域的应用状况,并对杂原子掺杂生物质基炭材料的发展方向进行了展望。

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4. 生物质气化制富氢合成气的研究进展
任菊荣, 苏允泓, 应浩, 孙云娟, 徐卫, 尹航
生物质化学工程    2022, 56 (3): 39-46.   DOI: 10.3969/j.issn.1673-5854.2022.03.007
摘要618)   HTML1334313055)    PDF(pc) (492KB)(921)    收藏

生物质气化制取富氢合成气因其原料的清洁可再生性、产物应用方式的多样性被认为是最具发展前景的制氢方式之一。催化剂对调控生物质气化产物组成及焦油的裂解具有重要作用。本文综述了化石能源制氢、水分解制氢和生物质制氢方法,分析了生物质气化制氢的优势和局限性,以及存在的问题;重点介绍了生物质气化制氢的影响因素(气化剂、反应温度和催化剂)和用于生物质气化的主要催化剂种类(镍基、白云石和碱及碱土金属催化剂)及其特点,分析国内外生物质气化制取富氢合成气和催化剂的研究现状,探讨了催化气化制取富氢合成气的发展前景,提出有待解决的问题和研究方向。

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5. 生物质基多孔材料在保温材料中的研究进展
王磊, 闭馨元, 叶飞, 刘益贝, 吴敏, 鲁鹏
生物质化学工程    2022, 56 (4): 58-66.   DOI: 10.3969/j.issn.1673-5854.2022.04.008
摘要423)   HTML1313161320)    PDF(pc) (5477KB)(846)    收藏

环保、节能、高效是保温材料未来的主要研究方向, 开发以生物质为原料的保温材料是未来趋势。生物质基多孔材料是指以可再生的生物质为前驱体制备的多孔材料, 其原料来源广, 制备方法多样, 具有孔隙率高、密度小、质量轻等优异特点, 在保温领域有很大的应用潜力。本文概述了多孔材料的保温机理, 并综述了近几年国内外对纤维素基、淀粉基、壳聚糖基、植物蛋白基多孔材料的研究, 重点介绍了表面活性剂发泡法、冷冻干燥法、致孔剂法、模具热压法、溶剂交换相分离法等在生物质基多孔材料制备中的应用。分析了生物质多孔材料存在的问题, 并对多孔保温材料未来的研究方向进行了展望。

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6. 木质纤维生物质半纤维素分子模拟应用研究进展
林琦璇, 刘昕昕, 李理波, 彭锋, 任俊莉
生物质化学工程    2022, 56 (3): 47-58.   DOI: 10.3969/j.issn.1673-5854.2022.03.008
摘要349)   HTML1172308127)    PDF(pc) (9279KB)(813)    收藏

木质纤维生物质资源是重要的可再生生物质资源,主要包含纤维素、半纤维素和木质素。半纤维素含量仅次于纤维素,是一种丰富、可再生的植物资源,其可水解制备重要化学品以及改性制备多功能材料。本文综述了生物质半纤维素分子模拟应用研究进展,从半纤维素大分子形态及其与纤维素结合方式的分子模拟研究和半纤维素制备化学品及材料的分子模拟研究2个方面进行阐述,从模拟结果可以看出半纤维素在细胞壁中与纤维素和木质素的相互作用及其本身的大分子形态对木质纤维生物质三大素的提取利用具有显著影响。分子模拟有利于理解过程机理,对反应效率的提高具有重要理论指导意义。最后对分子模拟在半纤维素研究的发展应用进行了展望,指出目前半纤维素分子模拟的空白领域,主要包括半纤维素液化生产生物油、木糖异构化生产木酮糖、半纤维素与木质素之间的结合方式以及其他的半纤维素基材料等,这些有待进一步的探索与研究。

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7. HMF制备FDCA的新型催化工艺研究进展
蔡佳伟, 李亢悔, 蒋涌泉, 吴述平
生物质化学工程    2022, 56 (6): 61-70.   DOI: 10.3969/j.issn.1673-5854.2022.06.009
摘要701)   HTML312411)    PDF(pc) (1018KB)(795)    收藏

生物质转化为高附加值化学品是解决目前化石能源枯竭和全球变暖问题的有效途经,5-羟甲基糠醛(HMF)被认为是最重要的平台化合物之一,可通过氧化、加氢和开环等反应制备出许多高附加值有机化合物,其中2,5-呋喃二甲酸(FDCA)被认为是最有前景的化学品,能够代替目前广泛使用的石油基聚酯单体对苯二甲酸(PTA),用于合成生物可降解聚酯聚呋喃二甲酸乙二醇酯(PEF)。本文系统地综述了通过电化学催化氧化、光催化氧化和生物催化法将HMF制备成FDCA的新型工艺。这些催化工艺不同于传统的热解催化,其不需要高温高压,没有有害溶剂和昂贵的催化剂等,具有高效、绿色和可持续的优点。但还存在一些问题,如电化学催化法需要特殊且稳定的电解质以及对仪器设备有较高的要求;光催化法存在成本较高和能量转化率较低的问题;生物催化法有着制备周期长和反应中间体受抑制的问题。通过分析这些方法取得的成果及目前存在的问题,为未来FDCA的高效催化转化提供可行的思路。

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8. 脱气预处理条件对木质活性炭比表面积和孔容积分析结果影响初探
马名哲, 孙康, 孙昊, 张燕萍, 林冠烽, 魏安国
生物质化学工程    2022, 56 (5): 23-29.   DOI: 10.3969/j.issn.1673-5854.2022.05.004
摘要322)   HTML69710)    PDF(pc) (691KB)(786)    收藏

在测定木质活性炭比表面积和孔容积前, 先对活性炭进行脱气预处理, 研究预处理条件(脱气温度和脱气时间)对活性炭的比表面积和孔容积的影响, 并将所测结果与仪器推荐条件下所测结果进行对比分析。研究结果表明: 脱气温度和脱气时间对于物理法木质活性炭比表面积和孔容积分析结果影响较小, 这是因为物理法活性炭制备温度高, 官能团少, 结构以微孔为主, 吸附类型以物理吸附为主, 吸脱附速度较快。物理法活性炭预处理条件以脱气温度150 ℃脱气3 h为宜, 相较于ASAP 2460使用说明所推荐的350 ℃和24 h的预处理条件, 明显缩短预处理时间, 降低电耗, 提高了检测效率。脱气温度和脱气时间对化学法木质活性炭比表面积和微孔分析结果影响较大, 适宜的预处理条件为300 ℃脱附12 h。主要是因为磷酸法活性炭制备温度较低, 杂原子较多, 表面化学基团丰富, 发生物理吸附的同时易发生化学吸附, 需要较高的温度和较长的时间才能脱气完全, 当脱气温度过高时, 孔道内的吸附质发生炭化形成炭质微粒堵塞孔道, 同时部分物理吸附在更高的活化能下转化为化学吸附, 使分析结果有所下降。

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9. 本期目次和封面
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生物质化学工程    2022, 56 (6): 0-0.  
摘要56)      PDF(pc) (19101KB)(784)    收藏
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10. 松香基表面活性剂研究进展
叶圣丰, 翟兆兰, 饶小平, 高宏, 宋湛谦, 商士斌
生物质化学工程    2022, 56 (3): 67-74.   DOI: 10.3969/j.issn.1673-5854.2022.03.010
摘要479)   HTML1117520238)    PDF(pc) (638KB)(766)    收藏

松香是一类产量丰富、价格低廉的可再生林产资源,被广泛地应用于食品、农业、橡胶、油墨、涂料等领域。松香的三环二萜结构具有超强的疏水性,通过催化异构、Diels-Alder加成等手段引入亲水基团可制备高附加值、易生物降解的绿色表面活性剂。本文从阴离子、阳离子、非离子和两性离子表面活性剂4个大类对松香基表面活性剂应用的文献及专利进行综述,重点分析了羧酸盐、磺酸盐、硫酸盐和磷酸盐4种阴离子型表面活性剂和季铵盐阳离子型表面活性剂,多元醇型和聚氧乙烯型非离子表面活性剂,以及甜菜碱型和氧化胺型两性离子表面活性剂。剖析松香基表面活性剂产业化开发的新技术及新产品概况,提出松香基表面活性剂替代传统表面活性剂的潜在应用领域。同时,对松香基表面活性剂的研究发展与产业化发展进行了评价与展望。

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11. 木质素解聚和液相催化降解研究进展
江昊翰, 李双明, 于三三
生物质化学工程    2022, 56 (4): 67-76.   DOI: 10.3969/j.issn.1673-5854.2022.04.009
摘要403)   HTML1602226230)    PDF(pc) (864KB)(740)    收藏

木质纤维生物质作为地球上最丰富的可再生资源, 不仅储量巨大而且在利用过程中具有碳平衡的显著优势, 已逐渐成为最具发展前景的可再生能源之一。木质纤维中的木质素是自然界最大且唯一的可再生芳香族化合物原料, 在生物质燃料转化, 尤其是解聚生产苯系化工产品等领域具有极为重要的作用和意义。本文在简述木质素化学结构的基础上, 综述了近年来木质素高温热解聚, 生物酶解聚, 催化热解聚, 光催化解聚和溶剂热解聚等解聚方法, 深入分析了液相催化过程中酸、碱催化体系, 加氢和氧化催化体系的机理及优缺点, 总结了现阶段木质素解聚方法中存在的问题, 并对未来的发展方向进行了展望。

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12. 玉米秸秆热解特性及动力学分析
赵欢欢, 邢文听, 宋香琳, 李亚科, 张利亚, 王留成
生物质化学工程    2022, 56 (4): 9-14.   DOI: 10.3969/j.issn.1673-5854.2022.04.002
摘要525)   HTML1900544151)    PDF(pc) (553KB)(727)    收藏

以玉米秸秆为原料, 利用热重分析法研究其热解的特性及动力学。根据TG和DTG曲线, 研究玉米秸秆的热解特性, 采用Flynn-Wall-Ozawa(FWO)和Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)两种等转化率法计算玉米秸秆热解的活化能, 并结合主曲线法和Coats-Redfern(C-R)法探讨了玉米秸秆热解遵循的机理方程。研究结果表明: 玉米秸秆热解过程可分为干燥脱水、过渡、主热解和炭化4个阶段, 随着热解升温速率增大, TG和DTG曲线向高温侧偏移; 利用FWO和KAS法计算得到的表观活化能分别为181.7和181.5 kJ/mol; 利用主曲线法和C-R法求解出玉米秸秆热解的机理方程遵循Avrami-Erofeev方程, 当α=0.1~0.5时, n=3, f(α)=1/3(1-α)[-ln(1-α)]-2; 当α=0.5~0.7时, n=2, f(α)=1/2(1-α)[-ln(1-α)]-1

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13. 生物质多孔碳材料的水热合成及应用研究进展
蔡梦洁, 饶俊, 胡亚洁, 孙丹, 彭锋
生物质化学工程    2023, 57 (2): 79-88.   DOI: 10.3969/j.issn.1673-5854.2023.02.010
摘要478)   HTML31)    PDF(pc) (5208KB)(687)    收藏

生物质作为典型的可再生能源, 具有负碳属性, 符合绿色发展的要求。水热炭化是在相对温和的条件下将生物质转化为各种功能性碳材料的过程。本文综述了近年来以单糖(葡萄糖、果糖和木糖)、木质纤维(纤维素、半纤维素和木质素)和壳聚糖等生物质为原料, 通过水热法转化为生物质多孔碳材料的研究进展, 重点讨论了生物质多孔碳材料在气体吸附、染料吸附和重金属离子吸附领域的应用, 并提出了生物质水热合成高性能和对环境友好的多孔碳材料的未来研究方向。

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14. 规模化连续生物质炭化设备的评价及产品分析
马彪, 李茹
生物质化学工程    2022, 56 (5): 43-50.   DOI: 10.3969/j.issn.1673-5854.2022.05.007
摘要259)   HTML2097484)    PDF(pc) (2646KB)(635)    收藏

针对目前国内生物质废弃物热解炭化设备规模化生产中存在着生产设备运行不稳定、秸秆炭化产率低、副产品回收利用难等问题,采用稻壳和玉米秸秆成型颗粒为原料,研究其在该套规模化连续生物质炭化设备中长时间连续炭化情况,从而系统分析了该生物质炭化设备的适用性和稳定性。该设备由炭化单元、气体分离单元和出炭单元组成,炭化单元采用双层套筒结构,内层为炭化室,外层为燃气加热室,将生物质炭化产生的高热值生物质气回收后燃烧加热实现热解炭化过程的连续运行。实验结果表明:该生物质炭化设备设计合理,可满足不同原料炭化,可实现稻壳和玉米秸秆颗粒的长时间连续稳定炭化,炭化产能可达到490 kg/h,炭化温度控制在500 ℃左右,生物质炭的得率在37%以上,热解后固、液、气三相分离完全,气体得到循环利用。

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15. 木质素基活性炭氮掺杂改性及其电化学性能
郭奇, 许伟, 刘军利
生物质化学工程    2022, 56 (5): 15-22.   DOI: 10.3969/j.issn.1673-5854.2022.05.003
摘要230)   HTML73814)    PDF(pc) (782KB)(633)    收藏

以磷酸法木质素基活性炭为原料, 三聚氰胺为氮源、KOH为活化剂, 采用同步掺杂方式制备了氮掺杂活性炭(NAC)。通过BET、XRD、拉曼光谱和XPS表征手段测试了改性后活性炭的结构及其组分, 并通过电化学表征手段, 测试了其作为超级电容器电极材料在几种不同性质电解液中的性能, 初步探究了电解液对电极材料电化学性能的影响机制。实验结果表明: 改性后的活性炭具有丰富的孔结构, 比表面积达到2 332 m2/g, 微孔孔容为1.37 cm3/g, 中孔孔容为0.74 cm3/g, 平均孔径为2.79 nm, 含氮元素7.5%, 其中类石墨型氮(N-Q)结构达到34.6%。丰富的孔结构和氮含量大幅提升了活性炭的电化学性能, 其在水系电解液中展现出了高比电容, 在1 A/g的电流密度下比电容最高可达424 F/g; 在有机系电解液中, 尽管其在1 A/g的电流密度下比电容最高仅为87 F/g, 由于其工作电压窗口更宽(0~2.5 V), 因此具备了更高的能量密度。对结果进行分析, 发现: 活性炭电极材料在水系电解液中的性能主要受电解液水合离子半径影响, 而在有机系电解液中的性能主要受电解液黏度的影响。

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16. 玉米秸秆生物炭对水中铅、镉的去除性能及作用机理研究
赵建兵, 朱俊波, 庄长福, 郑志锋, 李双庆, 李雪梅
生物质化学工程    2022, 56 (4): 15-24.   DOI: 10.3969/j.issn.1673-5854.2022.04.003
摘要465)   HTML2026636586)    PDF(pc) (2311KB)(630)    收藏

以大宗农业废弃物玉米秸秆为原料, 借助高温焙烧制得了玉米秸秆生物炭, 并通过对水中铅镉的吸附实验, 考察了高热解温度生物炭的重金属脱除性能。结果显示: 800 ℃焙烧所得玉米秸秆生物炭以块状及棒状形态为主, 孔径以微孔居多, 灰分中碱金属及碱土金属占比较大; 在25 ℃、pH值4、960 min、Pb2+、Cd2+初始质量浓度分别为429.24和280.34 mg/L时, 生物炭对Pb2+和Cd2+最大吸附量分别为94.79和24.47 mg/g; 该去除过程满足准二级动力学方程、Freundlich等温线模型, 在铅镉初始质量浓度均为150 mg/L时, 所得平衡吸附容量可达69.0、24.4 mg/g; 热力学分析显示, 该去除过程为吸热熵增过程; 而共存离子吸附实验显示, 铅离子对镉离子存在明显的拮抗作用。高热解温度玉米秸秆生物炭对水中铅镉的去除过程是物理吸附与化学沉淀共同作用的结果。

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17. 生物质锅炉NO x控制技术研究进展
高昕玥, 袁世震, 翁君杰, 赵鹏勃, 王长安, 车得福
生物质化学工程    2022, 56 (6): 51-60.   DOI: 10.3969/j.issn.1673-5854.2022.06.008
摘要297)   HTML42104)    PDF(pc) (671KB)(625)    收藏

我国生物质资源丰富,种类繁多,可直接作为燃料燃烧。随着生物质发电装机容量占比逐年增加,环境保护要求逐年提高,生物质电厂烟气排放控制更加严格。生物质锅炉初始氮氧化物排放波动大,烟气中飞灰碱金属含量高,湿度大,生物质锅炉脱硝技术面临重大挑战。本文在对比分析生物质燃料燃烧和烟气排放特点的基础上,分析了目前广泛应用的传统脱硝技术以及正在不断完善的新型脱硝技术的发展现状和各自优缺点。传统脱硝技术包括低氮燃烧技术、选择性催化还原技术和选择性非催化还原技术,新型脱硝技术包括等离子脱硝技术、臭氧氧化脱硝技术、生物质活性炭脱硫脱硝技术、ZYY干法脱硫脱硝技术、低温氧化吸收协同半干法脱硝技术、液态生物钙脱硝技术和固态高分子脱硝技术等。同时对生物质锅炉脱硝技术存在的技术问题、成本问题和运行周期等进行了讨论。

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18. 炭基催化剂应用于热转化过程的研究进展
师晓鹏, 张忠峰, 王小茹, 李攀, 方书起, 常春
生物质化学工程    2022, 56 (5): 72-78.   DOI: 10.3969/j.issn.1673-5854.2022.05.011
摘要222)   HTML12783836)    PDF(pc) (599KB)(623)    收藏

生物炭具有环境友好、来源广泛、成本低廉等优点,作为催化剂及催化剂载体被广泛应用于热转化过程,但存在易结焦失活、产物定向调控机理尚不明确等问题。对生物质炭基催化剂应用于热转化过程的研究进行了综述,介绍了生物质炭基催化剂制备、改性(杂原子掺杂和金属负载)方案的研究现状。从常规催化热解、微波辅助热解、焦油脱除、酯化合成运输燃料和水热液化5个方面对炭基催化剂的应用进行讨论,并指出探索催化剂深层次的催化机理以及构建具有多级孔隙结构的炭基催化剂以定向生产高值化学品是未来的研究方向。

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19. 碱热活化改性高温豆粕制备大豆蛋白胶黏剂
高振华, 李锦, 张冰寒, 白玉梅
生物质化学工程    2022, 56 (3): 1-8.   DOI: 10.3969/j.issn.1673-5854.2022.03.001
摘要340)   HTML1847066794)    PDF(pc) (729KB)(613)    收藏

为解决高温豆粕因其蛋白变性而导致的交联活性差的问题,提出高温豆粕的碱热活化策略,采用FT-IR、XRD、XPS、热重等方法研究了NaOH用量对活化改性高温豆粕及其胶黏剂的结构与性能影响。研究结果表明:高温豆粕在碱和热共同作用下,大豆蛋白球型结构被打开,释放出被包裹的活性基团,部分大豆蛋白的肽键水解形成可参与交联反应的胺基和羧基离子,从而能与交联改性剂发生有效交联,使活化高温豆粕制备的大豆蛋白胶黏剂形成良好的交联网络结构,并具备与低温豆粕所制备胶黏剂相当的胶接耐水耐热性能。碱热活化改性结果显示:高温豆粕碱热活化的最适宜NaOH用量为2%(质量分数),此时改性高温豆粕的乙醛值为4.28 mg/g,相应胶黏剂的黏度59.8 Pa·s、“热水浸泡”湿态胶合强度1.48 MPa、“煮-干-煮”湿态胶合强度0.96 MPa,相应胶黏剂固化产物的沸水不溶率79.73%、热分解残留率40.87%,最大分解速率温度306.1 ℃。

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20. 银纳米颗粒-季铵化木质素-纤维素水凝胶的制备及抗菌性能
张晓璇, 韩雨珊, 余源元, 陈昌洲, 闵斗勇
生物质化学工程    2023, 57 (2): 55-61.   DOI: 10.3969/j.issn.1673-5854.2023.02.007
摘要228)   HTML6)    PDF(pc) (5157KB)(610)    收藏

蔗渣碱法制浆黑液为原料,采用酸析法分离提纯出碱木质素(AL),再利用3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵对AL改性得到季铵化木质素(QAL)。以纤维素水凝胶(CEH)为基体,依次浸渍QAL和AgNO3溶液,制备出具有抗菌性能的银纳米颗粒-季铵化木质素-纤维素水凝胶(Ag NPs-QAL-CEH)。通过傅里叶变换红外光谱对AL和QAL的结构进行表征,结果显示QAL制备成功。元素分析结果表明QAL中N元素由AL的0.6%增至5.9%。利用X射线衍射和扫描电子显微镜对Ag NPs-QAL-CEH进行表征,结果表明QAL还原Ag+得到Ag NPs,且Ag NPs-QAL均匀分散在CEH的三维网络结构中。水凝胶的抗菌性能结果表明:Ag NPs-QAL-CEH对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌形成了明显的抑菌圈,且随着AgNO3用量的增加,金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌圈直径分别由14.2 mm增至20.1 mm,16.1 mm增至18.1 mm。50 mL QAL溶液(含QAL 2.5 g)中加入AgNO3质量浓度为7.87 g/L时,制备的Ag NPs-6-QAL-CEH的抑菌效果最佳,对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率均可达99.5%以上。

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21. 硫酸盐催化转化木质纤维制备乙酰丙酸和乙酰丙酸酯的研究进展
魏琳珊, 叶俊, 王奎, 蒋剑春
生物质化学工程    2022, 56 (4): 49-57.   DOI: 10.3969/j.issn.1673-5854.2022.04.007
摘要227)   HTML1267793969)    PDF(pc) (644KB)(604)    收藏

以木质纤维原料非均相催化转化制备高附加值平台化合物乙酰丙酸和乙酰丙酸酯为研究对象, 对以硫酸盐为催化体系的木质纤维定向转化生成乙酰丙酸和乙酰丙酸酯的国内外的研究进展和趋势进行了综述。文章概述了乙酰丙酸及乙酰丙酸酯在工业产业中的应用情况; 重点比较了不同硫酸盐催化木质纤维制备乙酰丙酸及乙酰丙酸酯的过程, 并对不同溶剂体系协同作用下的木质纤维转化为乙酰丙酸和乙酰丙酸酯过程的影响规律进行了深入分析, 总结了硫酸盐类催化剂催化木质纤维定向转化的过程机理。同时针对现有工艺存在的问题进行了分析, 展望了该研究领域的发展方向。

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22. 不同产地烟草精油的提取及化学组成分析
段昊沅, 朱凯, 杨菁, 冯奇, 陆诚玮
生物质化学工程    2022, 56 (3): 35-38.   DOI: 10.3969/j.issn.1673-5854.2022.03.006
摘要486)   HTML1276317791)    PDF(pc) (392KB)(603)    收藏

选取四川、贵州和福建三地烟草为原料,用水中蒸馏法提取烟草精油。采用气相色谱-质谱联用(GC-MS)仪对不同产地烟草精油的组成及含量进行分析,比较了不同产地对产物产率及组成的影响。研究结果表明:产自福建、四川和贵州的烟草平均得率分别为0.139 1%、0.085 1%和0.107 5%,相应的新植二烯分别为39.86%、36.12%和44.88%。对比分析显示:产自福建的烟草得油率最高,特征香气适中;产自贵州的烟草精油得油率适中,烟草香气突出,有明显甘草香气;产自四川的烟草精油得油率较低,香气较弱。

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23. 水介质下金属基催化剂催化糠醛加氢的研究进展
夏海虹, 周铭昊, 陈昌洲, 刘朋, 李静, 蒋剑春
生物质化学工程    2022, 56 (4): 39-48.   DOI: 10.3969/j.issn.1673-5854.2022.04.006
摘要342)   HTML1133642389)    PDF(pc) (721KB)(596)    收藏

糠醛是连接生物原料和生物炼制工业的桥梁。糠醛在水介质中的还原性转化是制备各种精细化学品的重要途径, 经多相催化剂催化可以得到大量的下游产品, 如(四氢)糠醇、2-甲基(四氢)呋喃、内酯、乙酰丙酸盐、环戊酮、环戊醇等。催化剂的活性主要取决于金属及载体的性质, 以及温度、时间、溶剂和压力等反应条件。本文针对不同的非贵金属(Cu、Ni和Co)和贵金属(Pd、Ru、Pt和Au)基催化剂对糠醛加氢制备环戊酮和环戊醇的研究进展进行了综述, Ru、Pd、Au和Cu基催化剂较其他催化剂有更高的选择性, Cu-Ni双金属催化剂具有优异的催化活性和选择性, 但稳定性有待提高。对金属表面发生氢化反应的机理进行了探讨, 结果表明: 水介质和较弱的路易斯酸性位点在环重排的反应中起关键作用, 同时提出了糠醛在水介质中的加氢反应的未来研究方向。

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24. 烘焙预处理对玉米秸秆磷酸法活性炭制备及性能影响
徐茹婷, 卢辛成, 孙康, 檀畅, 张燕萍
生物质化学工程    2022, 56 (4): 1-8.   DOI: 10.3969/j.issn.1673-5854.2022.04.001
摘要321)   HTML1752629426)    PDF(pc) (700KB)(591)    收藏

以玉米秸秆为原料, 研究烘焙预处理对磷酸法活性炭的制备及性能影响。研究结果表明: 烘焙预处理使玉米秸秆碳元素含量和固定碳含量增加而挥发分含量降低, 增加热解焦炭质量, 且烘焙温度影响强于烘焙时间。烘焙处理使玉米秸秆活性炭比表面积先增加后减小, 总孔容和中孔率减小, 而微孔率显著增加。烘焙预处理有助于提高活性炭吸附性能, 当100 g粒径为154~450 μm玉米秸秆颗粒经烘焙预处理, 预处理条件为烘焙温度240 ℃、烘焙时间60 min时, 预处理后的玉米秸秆含C 51.32%, 固定碳27.64%, 灰分4.72%。采用磷酸活化法将预处理后的玉米秸秆制备成活性炭, 制备条件为浸渍比1∶4(玉米秸秆与55%磷酸溶液的质量比), 浸渍温度140 ℃, 浸渍时间90 min, 活化温度400 ℃, 活化时间60 min, 此条件下制备的玉米秸秆活性炭比表面积达1 317.05 m2/g, 碘吸附值、亚甲基蓝吸附值和焦糖脱色率分别为876 mg/g、210 mg/g和100%。

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25. 木质素胺改性豆粕基胶黏剂的制备及性能
李宁, 刘婧伊, 王春鹏, 储富祥, 许玉芝
生物质化学工程    2022, 56 (3): 23-28.   DOI: 10.3969/j.issn.1673-5854.2022.03.004
摘要277)   HTML1179123784)    PDF(pc) (616KB)(577)    收藏

采用曼尼希反应,将玉米芯木质素改性制备木质素胺(AL),然后与水性聚酰胺(PAE)、聚乙二醇二缩水甘油醚(PEGDE)混合,以豆粕粉为原料,通过AL/PAE/PEGDE改性制备高固体含量的豆粕基胶黏剂(豆胶)。对豆胶性能进行表征和测试,结果表明:复合改性豆胶固化后的红外谱图中酰胺Ⅰ带吸收峰由1632 cm-1处蓝移至1640 cm-1,酰胺Ⅱ带吸收峰由1533 cm-1蓝移至1538 cm-1,此现象说明固化豆胶中形成了结构致密相互交联的网状结构;热重分析结果也说明PAE、PEGDE、AL与蛋白质分子之间形成了结构更为致密的网络结构;流变行为分析显示固化豆胶具有假塑性流体的特征;改性豆胶含固体高达42.5%,而表观黏度仅为3 746 mPa·s,具有较好的涂布性能,适于工业化应用;所得胶合板的胶合强度为0.86 MPa,合格率100%,符合国家Ⅱ类胶合板的标准要求(胶合强度≥0.70 MPa,合格率≥90%)。

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26. 松科植物针叶中脂溶性化学成分研究进展
张亮亮, 管勤昊, 郑光耀
生物质化学工程    2022, 56 (3): 59-66.   DOI: 10.3969/j.issn.1673-5854.2022.03.009
摘要273)   HTML1167098917)    PDF(pc) (783KB)(574)    收藏

我国是世界上拥有松科植物属种最多的国家,共有10属,包括松属、雪松属、落叶松属、金钱松属、银杉属、云杉属、黄杉属、油杉属、铁杉属和冷杉属。松科植物针叶中脂溶性部分蕴藏着结构新颖、生物活性显著的化合物。本文对松科植物针叶中脂溶性物质的提取方法、化学成分分析、生物活性及其在医药与农业方面的应用等国内外研究状况进行了综述,主要包括酸性物质和中性物质等,提取溶剂主要为石油醚、二氯甲烷、正己烷。本文介绍了松针脂溶性物质在开发药物及绿色、生态、安全的饲料添加剂、植物保护剂、兽药和植物生长促进剂等方面的应用,并对松针资源及松针脂溶性化学成分今后的开发利用研究方向提出了建议。

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27. 油茶果蒲与聚丙烯共热解特性及动力学分析
邓星立, 蒋绍坚, 肖志红, 李昌珠, 刘旭东, 李颖
生物质化学工程    2022, 56 (5): 37-42.   DOI: 10.3969/j.issn.1673-5854.2022.05.006
摘要233)   HTML1048769)    PDF(pc) (537KB)(570)    收藏

为了研究油茶果蒲(CS)与聚丙烯(PP)混合比例(质量比)对两者共热解特性及动力学参数的影响, 将CS与PP按不同比例(3∶7、5∶5和7∶3)混合, 分别在5、10、15和20 ℃/min的升温速率下, 由50 ℃升温至800 ℃进行热重实验及动力学分析。热重实验结果表明: 混合样品的共热解可以分为两个阶段, 当温度低于352 ℃时, 在混合样品热解中CS热解占主导作用, 混合样品中的PP促进了CS的热解; 温度高于352 ℃时, PP的热解占主导作用, CS对PP热解起抑制作用。动力学分析结果表明: FWO法适合CS与PP单独热解及共热解动力学分析, m(CS)∶m(PP)为3∶7的混合样品平均表观活化能(217.04 kJ/mol)最低, 相比于CS单独热解的平均表观活化能(474.94 kJ/mol)降低了54.3%。

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28. 沙果多酚的提取及组成分析
廉晓芯, 朱若楠, 吴洪钦, 王波, 王庆宇, 赵强
生物质化学工程    2022, 56 (3): 29-34.   DOI: 10.3969/j.issn.1673-5854.2022.03.005
摘要230)   HTML2110783521)    PDF(pc) (504KB)(563)    收藏

采用水浴振荡辅助乙醇提取法提取沙果果干中的总多酚,对提取工艺进行优化并分析了沙果果干中的多酚种类。通过正交试验优化出沙果青果的最佳提取工艺:乙醇体积分数50%, 料液比1∶25(g∶mL), 水浴振荡时间50 min, 水浴振荡温度30 ℃,此条件下多酚得率可达(7.875±0.008) mg/g;沙果熟果的最佳提取工艺:乙醇体积分数60%,料液比1∶25(g∶mL),水浴振荡时间30 min,水浴振荡温度40 ℃,此条件下多酚得率可达(10.259±0.020) mg/g。液相色谱分析表明:沙果青果多酚主要含有4种多酚,分别为绿原酸22.033%、原花青素B2 8.875%、表儿茶素5.95%和根皮苷1.259%, 这4种多酚占总多酚的38.117%;沙果熟果除含有上述4种多酚(分别为41.075 8%、5.641 3%、8.325 2%、0.499 8%),还含有(+)-儿茶素(7.244 4%),这5种多酚占总多酚的62.786 5%,沙果中仍有大部分未知多酚未检出。沙果熟果多酚种类及含量高于青果,营养价值更丰富。

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29. 蒸汽爆破膨化改性对玉米秸秆结构及复合板机械性能的影响
赵鑫鹏, 周青波, 郑艳, 余海斌
生物质化学工程    2022, 56 (6): 17-23.   DOI: 10.3969/j.issn.1673-5854.2022.06.003
摘要373)   HTML20583)    PDF(pc) (4294KB)(548)    收藏

将玉米秸秆通过单螺杆式蒸汽爆破的方式进行膨化,得到不同类型膨化玉米秸秆,再与聚丙烯树脂(PP)复合制备复合板材。通过扫描电子显微镜(SEM)、反射红外(ATR-FTIR)、热重分析(TGA)、差式扫描量热(DSC)及鲍尔纤维筛分等测试,分析了秸秆膨化前后的纤维变化情况等。分析结果表明:SEM显示通过蒸汽爆破膨化机处理过的玉米秸秆能够有效进行"三素分离",使得玉米秸秆表面结构由规整变成纤维状和粉末碎片,并且TGA、DSC和ATR-FTIR测试结果显示:在膨化过程中纤维素结构无变化,而半纤维素和木质素发生了部分的热分解。对膨化玉米秸秆与PP复合制备的复合板材的力学性能测试发现:与未膨化玉米秸秆(CS)制备的板材相比,膨化玉米秸秆(SECS)制备的板材的冲击韧性强度和拉伸强度分别增加15.69%和17.24%,而与SECS制备的复合板材的性能相比,分别经苯乙烯-丙烯酸共聚物和乙烯-醋酸乙烯共聚物修饰的膨化玉米秸秆制备的复合板材的冲击韧性强度分别增加了156.74%和100.98%,拉伸强度分别提高了83.42%和12.03%。

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30. 过氧化氢-乙酸联合预处理对甘蔗渣酶解和发酵的影响
孟繁阳, 李宁, 史正军, 杨海艳, 赵平, 杨静
生物质化学工程    2022, 56 (4): 25-31.   DOI: 10.3969/j.issn.1673-5854.2022.04.004
摘要308)   HTML2022719614)    PDF(pc) (2348KB)(542)    收藏

采用过氧化氢-乙酸(HPAC)对甘蔗渣(SCB)进行了联合预处理。以预处理后的甘蔗渣为原料, 先进行酶水解, 然后将水解液进行乙醇发酵, 探讨预处理对甘蔗渣酶解和发酵的影响。实验结果表明: 20 g甘蔗渣, 加入150 mL过氧化氢水溶液(75 mL过氧化氢(30%)和75 mL水)和150 mL乙酸(99%), 硫酸用量为过氧化氢-乙酸溶液体积的0.5%, 在70 ℃反应2 h时, HPAC预处理脱除了88.85%的木质素, 并使90.10%的纤维素保留在底物中。底物(HPAC/70-SCB-0.5)的酶可及度是80.30 mg/g, 与相同条件下单独过氧化氢预处理(HP/70-SCB)和单独乙酸预处理(AC/70-SCB)相比, 分别增加了38.26%和31.08%, 甘蔗渣木质素的表面覆盖率从原料的0.66降低至0.22。酶解上清液在酶用量为5 FPIU/g(以底物计)条件下水解后, 葡萄糖得率是87.63%, 分别是HP/70-SCB和AC/70-SCB的6.89和20.62倍, 发酵产乙醇质量浓度是7.57 g/L, 分别是HP/70-SCB和AC/70-SCB的7.65和22.94倍。

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