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Beyond cotton and polyester: An evaluation of emerging feedstocks and conversion methods for the future of fashion industry

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Journal of Bioresources and Bioproducts 2024年第2期9卷 130-159页

作者： Ryen M.Frazier Keren A.Vivas Ivana Azuaje Ramon Vera Alonzo Pifano Naycari Forfora hasan jameel Ericka Ford Joel J.Pawlak Richard Venditti Ronalds Gonzalez Department of Forest Biomaterials North Carolina State UniversityRaleighNC 27695USA Department of Textile Engineering Chemistry and ScienceThe Nonwovens InstituteNorth Carolina State UniversityRaleighNC 27695USA

As the global population grows,the demand for textiles is increasing ***,this puts immense pressure on manufacturers to produce more *** synthetic fibers can be pro-duced cheaply,they have a negative impact on the *** the other hand,fibers from wool,sisal,fique,wood pulp(viscose),and man-made cellulose fibers(MMCFs)from cotton can-not alone meet the growing fiber demand without major stresses on land,water,and existing markets using these *** a greater emphasis on transparency and circular economy practices,there is a need to consider natural non-wood alternative sources for MMCFs to supple-ment other fiber ***,introducing new feedstocks with different compositions may require different biomass conversion ***,based on existing work,this review ad-dresses the technical feasibility of various alternative feedstocks for conversion to textile-grade ***,alternative feedstocks are introduced,and then conventional(dissolving pulp)and emerging(fibrillated cellulose and recycled material)conversion technologies are evaluated to help select the most suitable and promising processes for these emerging alternative sources of *** is important to note that for alternative feedstocks to be adopted on a meaningful scale,high biomass availability and proximity of conversion facilities are critical *** North America,soybean,wheat,rice,sorghum,and sugarcane residues are widely available and most suitable for conventional conversion through various dissolving pulp production methods(pre-hydrolysis kraft,acid sulfite,soda,SO2-ethanol-water,and potassium hydroxide)or by emerging cellulose fibrillation *** dissolving pulp conversion is well-established,fibrillated cel-lulose methods could be beneficial from cost,efficiency,and environmental ***,the authors strongly encourage more work in this growing research ***,conducting thorough cost and sustainability assessment

关键词： Non-wood Residue Regenerated cellulose Dissolving pulp Man-made cellulose fiber Apparel textile

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碳酸钠碱性介质氧脱木素促进火炬松酶解糖化的研究

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中国造纸学报 2018年第1期33卷 1-6页

作者：张雨情吴淑芳 hasan jameel Houmin Chang 南京林业大学江苏省制浆造纸科学与技术重点实验室江苏南京210037 北卡州立大学林业生物材料系美国罗利27695

分别采用硫酸盐法(KP)和绿液法(GL)蒸煮火炬松,并以碳酸钠为碱性介质进行氧脱木素,所得浆料分别标记为KP-OC浆和GL-OC浆,分析了这两种浆料的化学组分,并对这两种浆料进行酶解以提取可发酵单糖。结果显示,在120℃氧脱木素4 h所得的KP-OC... 详细信息

分别采用硫酸盐法(KP)和绿液法(GL)蒸煮火炬松,并以碳酸钠为碱性介质进行氧脱木素,所得浆料分别标记为KP-OC浆和GL-OC浆,分析了这两种浆料的化学组分,并对这两种浆料进行酶解以提取可发酵单糖。结果显示,在120℃氧脱木素4 h所得的KP-OC浆和GL-OC浆的木素脱出率均明显优于相近条件下以氢氧化钠为碱性介质且脱木素1 h的浆料。对于GL-OC浆和KP-OC浆,当酶用量为10 FPU/g时,酶解单糖得率、总单糖提取率最高分别可达73.2%和95.8%、72.4%和75.7%,均优于相近条件下以氢氧化钠为碱性介质氧脱木素的浆料。

关键词：预处理氧脱木素酶解生物乙醇碳酸钠碱性介质

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打浆对绿液预处理阔叶木酶水解的促进作用

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南京林业大学学报（自然科学版） 2013年第6期37卷 116-120页

作者：金永灿 Houmin Chang hasan jameel Richard Phillips 南京林业大学江苏省制浆造纸科学与工程重点实验室江苏南京210037 美国北卡罗菜那州立大学森林生物材料系罗利NC27965

以总碱用量为12%(Na2O计)的绿液预处理的混合阔叶木浆为原料,探讨了PFI打浆处理对改善浆料酶水解效率的作用。结果表明:酶水解糖的得率随着PFI磨浆转数的增加而提高,其中葡聚糖得率的增加较木聚糖显著,在较低的酶用量下提高PFI磨浆转数... 详细信息

以总碱用量为12%(Na2O计)的绿液预处理的混合阔叶木浆为原料,探讨了PFI打浆处理对改善浆料酶水解效率的作用。结果表明:酶水解糖的得率随着PFI磨浆转数的增加而提高,其中葡聚糖得率的增加较木聚糖显著,在较低的酶用量下提高PFI磨浆转数有利于提高浆料的酶水解糖化得率;经打浆处理的绿液预处理浆可以在较短的时间内大幅度提高酶水解糖总糖得率,随着酶水解时间的延长,得率的增值逐渐减小;与清水介质比较,浆料在1%NaOH中磨浆对提高酶水解糖得率具有更好的促进作用。

关键词：混合阔叶木打浆绿液预处理酶水解糖

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QUANTITATIVE ANALYSIS OF LIGNIN-CARBOHYDRATE LINKAGES IN PINE AND BIRCH LIGNIN-CARBOHYDRATE COMPLEX PREPARATIONS BY A COMBINATION OF 13C AND HSQC NMR TECHNIQUES

QUANTITATIVE ANALYSIS OF LIGNIN-CARBOHYDRATE LINKAGES IN PIN...

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第十六届木材、纤维及制浆化学国际会议

作者： Ewellyn Capanema Mikhail Balakshin Hanna Gracz hasan jameel Department of Wood and Paper Science North Carolina State University Box 8005RaleighNC 27695USA Lignol Innovations Ltd. Unit 1014705 Wayburne DriveBurnabyBCCanada V5G 3L1 Department of Biochemistry North Carolina State UniversityBox 8005RaleighNC 27695USA

A quantitative approach to characterize lignin- carbohydrate complex（LCC） linkages using a combination of quantitative C NMR and HSQC 2D NMR techniques has been *** milled wood lignin（MWLc）, LCC extracted from MWLc with acetic acid（LCC-AcOH） and cellulolytic enzyme lignin（CEL） preparations were isolated from loblolly pine（Pinus taeda） and white birch （Betula pendula） woods and characterized using this methodology on a routine 300 MHz NMR spectrometer and on a 950 MHz spectrometer equipped with a cryogenic *** variations in the pine and birch LCC preparations of different types（MWL,CEL and LCC-AcOH） were elucidated. The use of the high field NMR spectrometer equipped with the cryogenic probe resulted in a remarkable improvement in the resolution of the LCC signals and therefore is of primary importance for an accurate quantification of LCC *** preparations investigated showed the presence of different amounts of benzyl ether,γ-ester and phenyl glycoside LCC bonds. Pine LCC-AcOH and birch MWLc preparations were preferable for the analysis of phenyl glycoside and ester LCC linkages in pine and birch,correspondingly,whereas CEL preparations were the best to study benzyl ether LCC *** data obtained indicate that pine wood contains higher amounts of benzyl ether LCC linkages,but lower amounts of phenyl glycoside andγ-ester LCC moieties as compared to birch wood.

关键词： Lignin-carbohydrate complex(LCC) benzyl ether LCC linkages phenyl glycoside linkages ester LCC linkages quantitative HSQC NMR technique

来源： cnki会议评论

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绿液预处理对麦草化学成分及酶水解糖化的影响

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林产化学与工业 2011年第5期31卷 48-54页

作者：黄婷陆青山金永灿谷峰张厚民 jameel hasan PHILLIPS Richard 李忠正南京林业大学江苏省制浆造纸科学与工程重点实验室江苏南京210037 南京林业大学林木遗传与生物技术省部共建教育部重点实验室江苏南京210037 美国北卡罗莱那州立大学林业生物材料系罗利nc27965

主要探讨在不同温度、用碱量和硫化度条件下绿液预处理对麦草化学成分及酶水解效率的影响。随着预处理用碱量和硫化度的提高木质素的脱除率增加,但同时也加剧了碳水化合物的降解,导致麦草浆得率下降。绿液预处理废液的pH值小于9.5,弱碱... 详细信息

主要探讨在不同温度、用碱量和硫化度条件下绿液预处理对麦草化学成分及酶水解效率的影响。随着预处理用碱量和硫化度的提高木质素的脱除率增加,但同时也加剧了碳水化合物的降解,导致麦草浆得率下降。绿液预处理废液的pH值小于9.5,弱碱介质可以减少碳水化合物的降解,同时避免禾草原料含量较高的硅溶解在黑液中,有利于废液的碱回收利用。预处理后浆料经过由纤维素酶、木聚糖酶和β-葡萄糖苷酶组合而成的混合酶液水解,纤维素酶用量从5 FPU/g增加到10 FPU/g时,总糖得率及转化率显著增加。在酶用量为10 FPU/g条件下经过48 h的酶水解后,温度130℃、用碱量8%、硫化度40%条件下的预处理浆料总糖得率达到最大值43%,总糖转化率为73.1%。

关键词：麦草绿液化学成分木质素脱除率酶水解糖

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植物纤维原料生物质提炼的可行性

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国际造纸 2007年第2期26卷 1-5页

作者： Richard B Phillips hasan jameel Hou-min Chang 马忻 Dept.of Wood and Pulp Science North Carolina State University Raleigh NC 27695-8005USA

提出一个单一的概念也许可以部分解决北美的两个主要问题,这个概念就是将不经济的硫酸盐浆厂转化为木材-乙醇工厂。当这种新工艺充分开发用于处理木材,这种也许是最难处理但也是最丰富的纤维素原料时,我们相信这些“重新规划”的硫酸盐... 详细信息

提出一个单一的概念也许可以部分解决北美的两个主要问题,这个概念就是将不经济的硫酸盐浆厂转化为木材-乙醇工厂。当这种新工艺充分开发用于处理木材,这种也许是最难处理但也是最丰富的纤维素原料时,我们相信这些“重新规划”的硫酸盐浆厂能够成功地使用各种植物纤维素原料,包括中国的多种农作物原料和残余物。两个主要问题是:石油运输燃料将来的供应和成本以及化石燃料对全球气候变化的潜在影响;由于产能过剩,北美制浆造纸公司长期面临财政窘境。

关键词：木材乙醇制浆植物纤维原料

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自水解预处理对稻草化学成分及酶解性能的影响

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纤维素科学与技术 2010年第2期18卷 1-10页

作者：荆磊金永灿张厚民韩强 hasan jameel Richard Phillips 南京林业大学江苏省制浆造纸科学与工程重点实验室江苏南京210037 美国北卡罗莱那州立大学木材与造纸科学系罗利nc27965

研究了自水解处理对稻草秸秆主要化学成分及酶解糖化效率的影响。结果显示:在100～160℃下对稻草进行自水解预处理,酸溶木质素的脱除程度随着自水解温度的升高而增大,而Klason木质素含量几乎没有变化,几乎全部SiO2仍然保留在预处理后草... 详细信息

研究了自水解处理对稻草秸秆主要化学成分及酶解糖化效率的影响。结果显示:在100～160℃下对稻草进行自水解预处理,酸溶木质素的脱除程度随着自水解温度的升高而增大,而Klason木质素含量几乎没有变化,几乎全部SiO2仍然保留在预处理后草片中;稻草高聚糖的降解程度随着自水解温度的升高而增加,但由于自水解液酸性较弱,大量高聚糖仍保留在草片中;自水解预处理有利于促进稻草的酶解糖化,随着自水解预处理温度的升高和酶用量的增大,酶解液中各种聚糖得率均有不同程度的提高,但自水解温度的影响显得更为重要;经160℃自水解预处理的稻草在40 FPU/g混合酶用量下,葡聚糖和木聚糖的总转化率约为68%和45%,总糖转化率近60%。

关键词：自水解酶解稻草聚糖

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减少制浆造纸工业污水的若干措施

减少制浆造纸工业污水的若干措施

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2002中国造纸学会学术报告会

作者： Subhash Chandra hasan jameel Hou-min Chang Adrianna Kirkman 马忻 BE＆K Engineering of North Carolina Morrisville NC 27560 Department of Wood and Paper Science North Carolina State University RaleighNC 27695 Department of Wood and Paper Science North Carolina State University RaleighNC 27695 Department of Wood and Paper Science North Carolina State University RaleighNC 27695

环境法规和经济上对减少北美造纸厂用水量和污水排放量越来越加以重视。1999年,美国的制浆造纸厂废水排放量为53m2／t（风干）。与1975年相比,这意味着污水的排放减少了44％。从 1975年到1999年,除了减少工艺废水的排放以外,BOD、TSS和... 详细信息

环境法规和经济上对减少北美造纸厂用水量和污水排放量越来越加以重视。1999年,美国的制浆造纸厂废水排放量为53m2／t（风干）。与1975年相比,这意味着污水的排放减少了44％。从 1975年到1999年,除了减少工艺废水的排放以外,BOD、TSS和AOX的量也明显地减少。同期 BOD和TSS分别减少了84％和68％。由于改进工艺减少有机氯化合物的排放使得AOX减少到低于0．4kg／t（风干）——自1975年以来减少了90％。本文讨论了目前现有的造纸厂能够实施的有关减少污水的对策。这些对策中包括了关于对典型造纸厂的供水系统、防止滴漏、密封水收集和再利用、筛选段封闭、蒸发器冷凝水再利用、冷凝水分离、漂白滤液循环和再利用、白水循环和再利用、真空泵密封水系统的用水管理。从这里提到的项目中总节水量可达12～56m3／t（风干）。

关键词：造纸工业制浆污水污水处理

来源： cnki会议评论

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醋酸预水解对稻草化学成分及酶水解性能的影响

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纤维素科学与技术 2011年第2期19卷 35-45页

作者：王旺霞荆磊金永灿张厚民 hasan jameel Richard Phillips 李忠正南京林业大学江苏省制浆造纸科学与技术重点实验室江苏南京210037 美国北卡罗莱那州立大学森林生物材料系罗利nc27965

研究了醋酸预处理对稻草主要化学成分及酶水解糖化效率的影响。在160℃下以不同的醋酸用量(0～4%)对稻草进行处理,预处理后稻草的Klason木质素含量基本保持不变,约60%的酸溶木质素被脱除;灰分含量(质量分数)约下降30%,灰分中SiO2则几乎... 详细信息

研究了醋酸预处理对稻草主要化学成分及酶水解糖化效率的影响。在160℃下以不同的醋酸用量(0～4%)对稻草进行处理,预处理后稻草的Klason木质素含量基本保持不变,约60%的酸溶木质素被脱除;灰分含量(质量分数)约下降30%,灰分中SiO2则几乎全部保留在预处理浆料中。预处理醋酸用量的增加对酸溶木质素和灰分含量的变化均无显著影响。预处理后高聚糖的降解程度随醋酸用量的增加而上升,其中半纤维素的降解程度尤为显著,阿拉伯聚糖、半乳聚糖大量溶出。对经醋酸预处理稻草的酶水解研究表明,预处理中醋酸用量的增加无助于酶水解液中还原糖得率的提高。稻草于160℃下经不添加醋酸的自水解预处理后,其酶解还原糖得率均高于经醋酸预处理的稻草,当纤维素酶用量为40 FPU/g(对底物)时,稻草中高聚糖的酶水解转化效率最高,葡聚糖、木聚糖的转化率分别为67.8%和45.3%,总糖转化率为58.8%。

关键词：醋酸预处理化学成分酶水解稻草

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碳酸钠预处理对麦草酶水解糖化的影响

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纤维素科学与技术 2012年第1期20卷 8-15,25页

作者：黄婷张帅金永灿张厚民 hasan jameel Richard Phillips 李忠正南京林业大学江苏省制浆造纸科学与工程重点实验室江苏南京210037 美国北卡罗莱那州立大学林业生物材料系罗利nc27965

麦草是一种具有很大潜力的制取生物乙醇的可再生木质纤维素原料。文章探讨了碳酸钠预处理预浸时间、保温时间、碳酸钠用量对麦草化学成分及酶水解效率的影响。结果表明,延长碳酸钠预处理保温时间对木质素脱除无明显影响,但浆料得率和酶... 详细信息

麦草是一种具有很大潜力的制取生物乙醇的可再生木质纤维素原料。文章探讨了碳酸钠预处理预浸时间、保温时间、碳酸钠用量对麦草化学成分及酶水解效率的影响。结果表明,延长碳酸钠预处理保温时间对木质素脱除无明显影响,但浆料得率和酶水解总糖转化率有所下降;合理的预浸时间为30 min,继续延长预浸时间对预处理浆料酶水解总糖转化率无促进作用;增加预处理Na2CO3用量有助于促进木质素的脱除,大部分碳水化合物保留在浆料中。在8% Na2CO3(Na2O计)用量下,麦草于80℃预浸30 min后升温至130℃,不保温所得到的浆料在纤维素酶用量为20 FPU/g(对纤维素)时,其总糖转化率为60%。

关键词：麦草碳酸钠预处理木质素酶水解糖

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