項(xiàng)目簡介: 該研究以我國主要的九種農(nóng)林廢棄物為原料,系統(tǒng)地進(jìn)行了親油性抽出物、木質(zhì)素、半纖維素和纖維素的清潔高效分離、結(jié)構(gòu)鑒定及化學(xué)改性以作為新型工業(yè)材料等方面的基礎(chǔ)研究,主要研究內(nèi)容及發(fā)現(xiàn)點(diǎn)如下:
(1)農(nóng)業(yè)秸稈中親油性抽出物的分離與鑒定:提出了一步分離分析新方法,可將抽出物一步分離成六十多種化合物。
(2)木質(zhì)素分離與結(jié)構(gòu)鑒定:闡明了農(nóng)林廢棄物中木質(zhì)素的化學(xué)結(jié)構(gòu),揭示了其化學(xué)結(jié)構(gòu)的非均一性,并提出了兩步分離木質(zhì)素的新方法。
(3)羥基肉桂酸類化合物的分離與鑒定:提出了兩步中度堿水解和酸水解測定酯化或醚化羥基肉桂酸類化合物的新方法。
(4)半纖維素的分離及改性:闡明了半纖維素提取機(jī)理及其化學(xué)結(jié)構(gòu),并提出了其均相改性新途徑。
(5)纖維素的分離:研究了農(nóng)林廢棄物中高純度纖維素的分離方法,提出了一種新型無污染高純度的分離方法,可得到純度大于96%的纖維素。
(6)木質(zhì)纖維全組分改性:對木質(zhì)纖維直接改性轉(zhuǎn)化為高效吸附劑進(jìn)行了研究,并闡明了反應(yīng)機(jī)理。
該項(xiàng)目針對我國農(nóng)林廢棄物生物質(zhì)清潔高效分離轉(zhuǎn)化利用中的關(guān)鍵科學(xué)問題進(jìn)行了系統(tǒng)研究,提出了農(nóng)林廢棄物細(xì)胞壁主要組分一步清潔分離等新技術(shù),為農(nóng)林廢棄物生物質(zhì)資源高效轉(zhuǎn)化利用技術(shù)體系提供了理論基礎(chǔ),為后化石資源時(shí)代的新型工業(yè)體系提供了新技術(shù)基礎(chǔ),為我國 "三農(nóng)"的可持續(xù)發(fā)展提供了新途徑。
該研究成果已在國內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表論文127篇,其中SCI收錄111篇,EI收錄87篇。發(fā)表國際會(huì)議論文16篇,其中ISTP收錄12篇。被國外學(xué)者邀請參與編寫英文專著4項(xiàng),申請發(fā)明專利8項(xiàng)并授權(quán)5項(xiàng)。 發(fā)表論文被他人正面引用347篇次,其中在SCI收錄期刊中被正面引用284次。另外,部分研究成果已被載入英國分離百科全書且作為標(biāo)準(zhǔn)方法使用,2005年度榮獲陜西省科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。
主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn): 1. 提出了農(nóng)林廢棄物細(xì)胞壁全組分一步分離新方法 該方法可將纖維素、半纖維素和木素三大組分以較完整分子結(jié)構(gòu)形式分離出來,且分離過程經(jīng)濟(jì)、高效、清潔,分離后各組分具有較高的化學(xué)和生物反應(yīng)活性。該發(fā)現(xiàn)點(diǎn)屬農(nóng)業(yè)化學(xué),已發(fā)表SCI收錄論文72篇(第1~4、22~78、94~104篇);
2. 提出了兩步分離木質(zhì)素的新方法 該方法可使分離出的木質(zhì)素中半纖維素雜質(zhì)降為0.5~1.5%,與西方學(xué)者提出的傳統(tǒng)一步分離法相比,半纖維素等雜質(zhì)含量降低了5~10倍,為進(jìn)一步研究木質(zhì)素的化學(xué)結(jié)構(gòu)奠定了研究基礎(chǔ)。該發(fā)現(xiàn)點(diǎn)屬森林化學(xué)已發(fā)表SCI收錄論文33篇(第3、4、22~52篇);
3. 提出了分離植物細(xì)胞壁中阿魏酸與對香豆酸的新方法 該方法可使得95%左右的阿魏酸與對香豆酸等酚類化合物分離出來,克服了傳統(tǒng)一步法的缺陷,同時(shí)也解釋了國外學(xué)者提出的傳統(tǒng)溶劑法只能測定出40%的以醚鍵與木質(zhì)素相連接的阿魏酸這一實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。該研究對生物制漿具有重要的理論意義。該發(fā)現(xiàn)點(diǎn)屬農(nóng)業(yè)化學(xué),已發(fā)表SCI收錄論文3篇(第5、6、9篇);
4. 提出了高效低成本的半纖維素改性新方法 本研究提出以N-溴丁二酰亞胺為新型催化劑,在均相N,N-二甲基乙酰胺/氯化鋰體系中對半纖維素進(jìn)行化學(xué)改性,與傳統(tǒng)異相反應(yīng)體系相比,反應(yīng)速度提高了5~10倍,改性后得到的乙;肜w維素?zé)岱(wěn)定性增加、取代度低,在生產(chǎn)環(huán)境友好的熱塑性材料方面具有廣泛的應(yīng)用前景。該發(fā)現(xiàn)點(diǎn)屬農(nóng)業(yè)化學(xué),已發(fā)表SCI收錄論文43篇(第2、7、53~93篇);
5. 提出了農(nóng)業(yè)秸稈中親油性抽出物一步氣相色譜分離和鑒定新方法 與傳統(tǒng)的分離分析方法相比,該方法不需對抽出物進(jìn)行皂化和組分分離,直接在特定條件下利用中長度毛細(xì)管氣相色譜對抽出物進(jìn)行組分分離和鑒定,可將抽出物分離成六十多種化合物。該發(fā)現(xiàn)點(diǎn)屬農(nóng)業(yè)化學(xué),已發(fā)表SCI收錄論文12篇(第8、11~21篇);
6. 提出了一種無污染的有機(jī)溶劑法分離農(nóng)林生物質(zhì)纖維素 采用該方法分離得到的纖維素具有純度高(可達(dá)96%)、分子量分布均勻等優(yōu)點(diǎn)。該法開辟了無污染分離農(nóng)林生物質(zhì)纖維素的新工藝,為以纖維素為原料工業(yè)化生產(chǎn)新產(chǎn)品提出了新途徑。該發(fā)現(xiàn)點(diǎn)屬農(nóng)業(yè)化學(xué),已發(fā)表SCI收錄論文12篇(第1、94~104篇);
7. 發(fā)明了無溶劑全組分化學(xué)改性農(nóng)業(yè)秸稈以制備新型高效吸附劑的新技術(shù) 采用該方法制備得到的農(nóng)作物秸稈能夠有效地吸附廢水中的油污,其吸附油污的能力是工業(yè)上的合成吸油劑如聚丙烯類吸油劑的1.9倍以上,可廣泛應(yīng)用于海水污染處理、石油的富集、水的凈化等工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)。該發(fā)現(xiàn)點(diǎn)屬農(nóng)業(yè)化學(xué),已發(fā)表SCI收錄論文8篇(第10、105~111篇)。
主要完成人: 1. 孫潤倉
項(xiàng)目總體負(fù)責(zé)及總體實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)完成。
對第一點(diǎn)發(fā)現(xiàn)點(diǎn)作出了以下貢獻(xiàn): 針對農(nóng)林廢棄物細(xì)胞壁中纖維素、半纖維素和木質(zhì)素難以有效分離的問題進(jìn)行了研究,提出了全組分一步清潔高效分離新方法。
對第二點(diǎn)發(fā)現(xiàn)點(diǎn)作出了以下貢獻(xiàn): 提出了兩步分離木質(zhì)素的新方法,使分離得到的木質(zhì)素中半纖維素等雜質(zhì)含量降低至0.5~1.5%。
從事該項(xiàng)研究占本人同期工作量的80%。
(主要論文有1、3、4、6、7、9等)。
2. 許鳳
對第三點(diǎn)發(fā)現(xiàn)點(diǎn)作出了以下貢獻(xiàn): 對羥基肉桂酸類化合物進(jìn)行了定量分離與測定,揭示了羥基肉桂酸類化合物與半纖維素和木質(zhì)素間連接方式和連接位置。
對第六點(diǎn)發(fā)現(xiàn)點(diǎn)作出了以下貢獻(xiàn):提出了一種無污染分離農(nóng)林廢棄物生物質(zhì)中纖維素的新方法,可以得到純度大于96%的纖維素。
從事該項(xiàng)研究占本人同期工作量的70%。
(主要論文5、47、100等)。
3. 孫曉鋒
對第五點(diǎn)發(fā)現(xiàn)點(diǎn)作出了以下貢獻(xiàn): 針對農(nóng)業(yè)秸稈中親油性抽出物難以分離分析的問題進(jìn)行了深入研究,提出了一步氣相色譜分離和鑒定新方法。從事該項(xiàng)研究占本人同期工作量的70%。(主要論文8、10等)。
4. 耿增超
對第三點(diǎn)發(fā)現(xiàn)點(diǎn)作出了以下貢獻(xiàn):研究了農(nóng)林廢棄物中半纖維素的分離方法,提出高效低成本的半纖維素均相改性新技術(shù)。從事該項(xiàng)研究占本人同期工作量的70%。(主要論文2、93等)。
5. 劉傳富
對第七點(diǎn)發(fā)現(xiàn)點(diǎn)作出了以下貢獻(xiàn):研究了農(nóng)林廢棄物全組分化學(xué)改性,實(shí)現(xiàn)了低溫條件下吸油劑的制備,并在有機(jī)溶劑和水相條件下制備了重金屬離子吸附劑。
從事該項(xiàng)研究占本人同期工作量的70%。
(主要論文5、76、111等)。
10篇代表性論文: 1. Isolation and characterization of cellulose from sugarcane bagasse /Polymer Degradation and Stability
2. Comparative study of hemicelluloses released during two-stage treatments with acidic organosolv and alkaline peroxide from Caligonum monogoliacum and Tamarix spp /Polymer Degradation and Stability
3. Inhomogeneities in the chemical structure of sugarcane bagasse lignin /Journal of Agricultural and Food Chemistry
4. Comparative study of lignins isolated by alkali and ultrasound-assisted alkali extractions from wheat straw/Ultrasonics Sonochemistry
5. Determination of cell wall ferulic and p-coumaric acids in sugarcane bagasse /Analytica Chimica Acta
6. Quantitative determination of hydroxycinnamic acids in wheat, rice, rye, and barley straws, maize stems, oil palm frond fiber, and fast-growing poplar wood /Journal of Agricultural and Food Chemistry
7. Succinoylation of wheat straw hemicelluloses in N,N-dimethylformamide/lithium chloride systems/Polymer International
8. Spectroscopic characterization of extractives isolated with MTBE from straws /Tappi Journal
9. Ester and ether linkages between hydroxycinnamic acids and lignins from wheat, rice, rye, and barley straws, maize stems, and fast-growing poplar wood/Industrial Crops and Products
10. Acetylation of rice straw with or without catalysts and its characterization as a natural sorbent in oil spill cleanup /Journal of Agricultural and Food Chemistry
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