不同催化剂对麦草组分乙醇溶剂热分离效果的影响

高效清洁的纤维生物质组分分离技术是生物质深度精炼和高值化利用的前提。乙醇溶剂高温热分解是一项极具前景的生物质组分高效分离技术,催化剂的加入可以明显加快脱木质素效率。本研究在麦草乙醇溶剂热分离过程中加入催化剂,探讨了催化剂乙酸、MgCl_2、H_3PO_4以及3种催化剂与H_2O_2组成的二元催化体系对麦草组分分离效果的影响。结果表明,H_2O_2的加入对乙酸、MgCl_2催化半纤维素的脱除有明显的提高,而对木质素的脱除影响不显著; H_2O_2的添加对于H_3PO_4催化来说,木质素脱除率有明显的上升,而半纤维素脱除率则保持较高水平。当反应温度190℃、催化剂浓度0. 02 mol/L、H_3PO_4/H_2O_2质量比为5∶5时,木质素脱除率由单独H_3PO_4催化的80. 99%增加到88. 64%;半纤维素脱除率为68. 99%。     

船载拖曳式光纤温度剖面测量系统研究

针对海洋温度剖面高时空分辨率、实时连续测量的要求,提出了船载拖曳与全光纤温度链相结合的新型测量系统。通过对光纤光栅的特殊封装和标定测试,FBG温度传感器的灵敏度和响应时间分别达到28.5 pm/℃和214.8 ms,满足浅表层海域的测试要求。设计并制备200 m长的温度拖曳阵,配合甲板单元的解调设备和绞车系统,于黄海部分海域完成水深70 m的拖曳试验。分析温度剖面测试结果,温度传感器与SBE56(标准传感器,美国海鸟生产)具有高度一致性,同时测量精度优于0.1 ℃,具有较高的实用价值。     

形状因子表征MCC颗粒形貌与粉体流动性的关系

由于微晶纤维素（Microcrystalline cellulose,MCC）颗粒形貌不规整,难以定量表征,因此很难在颗粒形貌与粉体流动性之间建立定量关系。本研究尝试用形状因子（圆形度、伸长率、紧实度、固体性）对6种微晶纤维素（MCC）颗粒的微观形貌进行定量表征,探讨了差异最显著的形状因子圆形度与其他形状因子之间的相关性,并建立圆形度与MCC粉体流动性之间的数值关系。结果表明,流动性差异大的MCC颗粒形状因子中圆形度差异最显著;无论MCC粉体流动性如何,圆形度与其他形状因子均存在一定程度的正负相关性;圆形度分布越集中,流动性越好;圆形度与表征MCC粉体流动性的休止角之间符合一次线性关系。     

碱预处理对制备微晶纤维素的影响

为了加快酸水解制备微晶纤维素(Microcrystalline cellulose,MCC)时酸液的渗透效率,提高酸水解反应在纤维素纤维细胞壁内的区域反应均匀性,从而提升MCC的质量。本研究采用NaOH溶液对针叶木溶解浆进行有限润胀预处理,并通过激光粒度分析仪、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)及热重分析仪(TGA)等对MCC的各项质量指标进行检测,探究了碱预处理对酸水解制备MCC的影响。结果表明,在最佳NaOH质量分数(9%)预处理后,MCC平均粒径由52.1μm降低至41.8μm,粒径分布更加集中,MCC结晶度基本保持不变;碱预处理对纤维素纤维及MCC化学结构和热稳定性均无明显影响。     

麦草组分水热-乙醇两步法处理过程中木素在纤维表面的沉积形态

本课题通过研究水热-乙醇两步法对麦草组分分离效果的影响，采用场发射扫描电子显微镜、原子力显微镜和X光电子能谱研究了木素沉积形态的变化。结果表明，水热-乙醇两步法对半纤维素脱除率高达94.2%，但是其木素的脱除率仅为41.5%；这与木素在纤维表面发生了沉积这一现象有着密不可分的关系，水热处理后部分木素以颗粒状形式沉积在固相残余物表面，而这一部分沉积的木素并不能在乙醇法处理后溶解，第二步的乙醇法处理改变了沉积木素的形态，将颗粒状木素转变为包覆层吸附在纤维表面，导致了水热-乙醇两步法对木素的脱除率较低。     

水热-二元催化乙醇法分离麦草组分及结构解析

研究了水热-二元催化乙醇法高效分离麦草3种主要组分的效果,然后采用醇沉法和稀释沉淀法分别分离提取出半纤维素和木质素。并通过高效阴离子色谱仪、傅里叶变换红外光谱仪、核磁共振波谱仪对分离物的结构进行了表征。结果表明,水热-二元催化乙醇法分离麦草3种主要组分方法可行,且提取效果较好。醇沉法半纤维素提取率为38.1%,稀释沉淀法木质素提取率为55.5%,粗纤维素得率为40.7%。分离得到的半纤维素聚糖的主链由D-吡喃式木糖以（1,4）-β-糖苷键连接形成,支链为4-O-甲基-α-D-吡喃式葡萄糖醛酸基、α-L-呋喃式阿拉伯糖基和乙酰基。分离物木质素具有典型的G-S-H型结构,且木质素中S型木质素含量多于G型木质素。     

全光纤海洋温深剖面连续测量试验研究

为了实现对海洋温度剖面进行高时空分辨率且连续测量的目的,研制出一种将船载拖曳应用与光纤传感技术相结合的新型测量系统。该系统首次将光纤布拉格光栅（FBG）压力传感器集成到温度拖曳链中,从而获得深度信息并判断拖曳链姿态。文中主要讨论了该拖曳温深链系统的研制及海试情况,包含系统装备,压力传感器的实验室标定,压力传感器的海上静态和动态比测试验。通过分析试验数据,压力传感器与ALEC Compact-TD的相关系数达到0.999 837,测量误差小于0.1 m,进一步验证了拖曳温深链系统已初步具备实用性。