Effects of various reaction parameters on solvolytical depolymerization of lignin in sub- and supercritical ethanol

Organosolv lignin was treated with ethanol at sub/supercritical temperatures (200, 275, and 350 °C) for conversion to low molecular phenols under different reaction times (20, 40, and 60 min), solvent-to-lignin ratios (50, 100, and 150 mL g⁻¹), and initial hydrogen gas pressures (2 and 3 MPa). Essential lignin-degraded products, oil (liquid), char (solid), and gas were obtained, and their yields were directly influenced by reaction conditions. In particular, concurrent reactions involving depolymerization and recondensation as well as further (secondary) decomposition were significantly accelerated with increasing temperature, leading to both lignin-derived phenols in the oil fraction and undesirable products (char and gas).     

稻秆负荷与pH对稻秆厌氧发酵产酸系统启动过程的影响

为探讨稻秆负荷（即稻秆VS/污泥VSS）与发酵pH对稻秆厌氧发酵产酸系统启动过程产挥发性脂肪酸（VFAs）效果的影响,利用厌氧搅拌罐反应系统考察在不同的稻秆负荷（0.556、0.945、1.334和1.724 g/g）和不同的发酵pH（8.0、9.0和10.0）启动运行条件下的产酸性能,并分析了系统启动过程产酸与稻秆主要成分降解之间的关系。实验结果表明,VFAs浓度随稻秆负荷提高而增大,随发酵pH的升高而降低;发酵18 d时,发酵pH为9.0时,稻秆负荷1.334 g/g的产酸效果最好,VFAs浓度与稻秆产酸量分别为4 385.10 mg/L和2.19 gVFAs/g稻秆,此时半纤维素、纤维素和酸性洗涤木质素降解率分别为32.69%、22.53%和6.40%;稻秆负荷为0.945 g/g条件下,VFAs浓度在pH为8.0时达到最高值4 409.51 mg/L,此时稻秆降解量也最多,半纤维素、纤维素和酸性洗涤木质素降解率分别为28.60%、47.32%和22.69%。研究表明,稻秆负荷与发酵pH通过影响稻秆半纤维素、纤维素和木质素的降解影响稻秆厌氧发酵产酸的进程和效果。     

木质素降解菌的分离鉴定及木素过氧化物酶的纯化

采用苯胺蓝脱色法,从活性污泥中分离筛选得到2株具有分泌木质素降解过氧化物酶能力的细菌菌株PKE117和PKE225.根据生理生化反应结果和16SrDNA序列分析,初步确定菌株PKE117为Pseudomanas属的1个新种,PKE225为Pseudomanas thermaerum的1个新菌株.对于菌株PKE117的发酵液依次经DEAE-纤维素32、Sephadex G-75凝胶过滤纯化,木素过氧化物酶的藜芦醇氧化比活力从0.87U/mg提高到204.5U/mg,酶的纯化倍数为235.1,回收率15%.     

分解纤维素的高温真菌筛选及其对烟杆的降解效果

为研制促进烟杆堆肥的微生物菌剂,进行了分解纤维素的高温真菌筛选.结果表明,从不同原料腐熟堆肥中筛选到4株降解纤维素的高温真菌,它们均能在以羧甲基纤维素钠(CMC-Na)或烟杆粉末为唯一碳源的培养基上生长.菌株在2～5d内可长满CMC-Na-刚果红平板和烟杆粉末培养基.菌株摇瓶培养时2d可达到产酶高峰,酶活(CMCase)超过10U.菌株对烟杆的降解效果较好,7d内的降解率最高可达42.2%,对烟杆中的纤维素、半纤维素和木质素的分解率分别可达52.7%、47.9%和37.6%.     

正交实验选择嗜碱细菌降解木质素的最优综合培养条件

在复合碳源的碱性液体培养条件下(pH≈10.5),用正交实验法对影响嗜碱木质素降解细菌6号菌株降解木质素的7种单因素培养条件进行了优化.结果表明,第1碳源用量等单因素在不同程度上对6号菌株产生的木质素降解酶Laccase和MnP以及木质素降解率都有一定促进作用.正交实验表明,其中第1碳源用量和T-80用量是显著性的影响因素,7种单因素的最佳综合水平为:37℃静置培养10d、第1碳源(蔗糖)1g/L、氮源NH₄NO₃1.2g/L、培养基70ml/250ml锥形瓶、初始pH值10.6和第2碳源接种后第4d加入、添加0.3%的表面活性剂T-80.     

无机微滤膜分离草浆黑液中木素的机理

选用50nm,0.2μm和0.8μm的无机微滤膜,研究了它们对黑液中木素的截留效果.结果表明,微滤膜能够有效地分离黑液中的木素,0.2μm α-Al₂O₃和ZrO₂膜的通量高于50nm和0.8μm膜的通量,当黑液SS较低时,随着SS浓度的增加各个微滤膜的通量急剧下降,当SS较高时,微滤膜的通量和SS浓度成线性关系.2g/L聚乙二醇4000(PEG4000)溶液不会显著影响0.2μm和50nm膜的通量,但却能使0.8μm膜的通量下降60%.2g/L聚乙二醇20000(PEG20000)溶液能使各个微滤膜的通量急剧下降.按照微滤膜污染模型的计算结果和实测被稀释黑液的粒径分布,膜面形成滤饼层和木素分子形成的絮体是引起膜通量下降并改变了膜的截留性能的原因.     

过氧化物酶催化去除水体中酚类内分泌干扰物的研究进展

内分泌干扰物(EDCs)会干扰生物体的内分泌系统从而对人类、野生动物以及水生生物产生负面影响,这一问题已经引起了人们的广泛关注.广泛分布于自然环境中的辣根过氧化物酶(HRP)和木质素过氧化物酶(LiP),具有较强的催化氧化能力,能够催化去除雌激素、双酚A等多种具有内分泌干扰效应的污染物.本文在介绍辣根过氧化物酶(HRP)和木质素过氧化物酶(LiP)两种过氧化物酶的相关性质和催化氧化机理的基础上,从污染物结构与其催化去除效率关系的角度综述了过氧化物酶去除具有内分泌干扰效应的污染物的研究进展.为污水处理过程中过氧化物酶用于去除内分泌干扰物提供依据,并展望了其未来的发展方向.     

蛭石类芬顿催化氧化降解紫丁香醇的研究

以蛭石为催化剂,通过激光粒度仪和电子扫描电镜对研磨蛭石进行粒径和形貌分析,研究蛭石类Fenton催化剂降解造纸废水中木质素模拟物紫丁香醇的特性,调查了催化剂研磨制备条件和相关反应条件,如蛭石投加量、初始p H值、H2O2用量、紫丁香醇溶液初始浓度等对紫丁香醇去除率的影响,同时还讨论了紫丁香醇降解过程中的动力学,结果表明:紫丁香醇降解效果随研磨时间的增加而增加,20 min后,蛭石平均粒径6.9μm,基本效果不变;蛭石投加量为1.6 g/L,p H=3,双氧水为1.0 Q_(th)(Q_(th)为理论为量),紫丁香醇的浓度为50 mg/L的条件下,反应60 min后,紫丁香醇去除率基本可达100%,TOC去除率也可达到83.3%;蛭石类芬顿催化氧化降解紫丁香醇过程符合准一级动力学模型。     

水稻秸秆主要组分的提取及其对芘的吸附作用

从水稻秸秆中提取主要组分--木质素、纤维素、半纤维素,利用元素分析和红外光谱对其性质进行了表征,并研究了芘在秸秆及其3种组分上的吸附行为.结果表明,各组分性质差异很大,木质素具有较高的芳香性和较低的极性,而纤维素和半纤维素具有较高的极性和脂肪性.不同组分对芘的吸附等温线均符合Freundlich方程,但吸附能力因其结构的差异而不同,木质素对芘的吸附能力最强, 吸附容量KF为5.04×104,比纤维素高100倍左右,而芘在半纤维素上的吸附能力略低于纤维素.低浓度(水相平衡浓度ce=0.01 Sw)下,秸秆对芘的吸附主要受木质素的控制,而且分配系数Kd略低于按照木质素质量分数计算的预测值,可能是由于木质素的烷基和芳香结构被周围的极性结构所覆盖.但在高浓度(ce = 0.5 Sw)时,秸秆对芘的吸附高于各组分的加和,芘向秸秆其他组分的分配作用不能忽略.芘在木质素上的吸附表现为非线性(非线性指数,n = 0.89),而其它3种吸附剂对芘的吸附更趋向于线性(n > 0.96).n值与芳香性呈负相关关系,而与极性呈正相关关系,表明芳香性导致的特殊作用力是造成吸附非线性的主要原因.有机碳标化分配系数Koc随吸附剂芳香性的增强而增大,但随极性的增强而减小.     

Sorption of 2,4-dinitroanisole (DNAN) on lignin

The present study describes the use of two commercially available lignins, namely, alkali and organosolv lignin, for the removal of 2,4-dinitroanisole (DNAN), a chemical widely used by the military and the dye industry, from water. Sorption of DNAN on both lignins reached equilibrium within 10 hr and followed pseudo second-order kinetics with sorption being faster with alkali than with organosolv lignin, i.e. k₂ 10.3 and 0.3 g/(mg hr), respectively. In a separate study we investigated sorption of DNAN between 10 and 40°C and found that the removal of DNAN by organosolv lignin increased from 0.8 to 7.5 mg/g but reduced slightly from 8.5 to 7.6 mg/g in the case of alkali lignin. Sorption isotherms for either alkali or organosolv lignin best fitted Freundlich equation with enthalpy of formation, ΔH⁰ equaled to 14 or 80 kJ/mol. To help understand DNAN sorption mechanisms we characterized the two lignins by elemental analysis, BET nitrogen adsorption-desorption and ³¹P NMR. Variations in elemental compositions between the two lignins indicated that alkali lignin should have more sites (O- and S-containing functionalities) for H-bonding. The BET surface area and calculated total pore volume of alkali lignin were almost 10 times greater than that of organosolv lignin suggesting that alkali lignin should provide more sites for sorption. ³¹P NMR showed that organosolv lignin contains more phenolic -OH groups than alkali lignin, i.e., 70% and 45%, respectively. The variations in the type of OH groups between the two lignins might have affected the strength of H-bonding between DNAN and the type of lignin used.