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玉米芯水热预处理组分分析研究

中国食品添加剂 2022年第11期33卷 178-185页

作者：孙军涛张智超詹静兰天璐许昌学院食品与药学院河南省食品安全生物标识快检技术重点实验室许昌461000

以玉米芯为原料,超微粉碎后,通过水热预处理分析水解液中糖变化以及残渣中纤维素、半纤维素和木质素的含量,采用红外光谱和扫描电镜分析玉米芯预处理前后组织结构变化,利用高效液相色谱分析水热预处理水解液中各组分含量。结果表明:水... 详细信息

以玉米芯为原料,超微粉碎后,通过水热预处理分析水解液中糖变化以及残渣中纤维素、半纤维素和木质素的含量,采用红外光谱和扫描电镜分析玉米芯预处理前后组织结构变化,利用高效液相色谱分析水热预处理水解液中各组分含量。结果表明:水热预处理温度越高,水解液中还原糖和总糖的含量越高,190℃水热预处理60min,滤液中还原糖和总糖含量较高,分别为148和314mg/g,残渣中纤维素、半纤维素和木质素的含量分别降低了11.45%、13.6%和4.54%;水热预处理导致纤维素和半纤维素的糖苷键断裂,部分木质素被降解脱除;水热预处理使玉米芯组织结构变得疏松,呈小片状;玉米芯190℃水热预处理60min,水解液中葡萄糖、木二糖、木三糖和木四糖的含量分别为0.001、16.740、4.306和3.164mg/g。

关键词：玉米芯水热预处理组织结构组分分析

玉米芯基多孔炭电极材料的制备及其电化学特性研究

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电子元件与材料 2023年第2期42卷 158-164页

作者：王英杰向静苏永强杨文耀王翀重庆文理学院重庆市高校新型储能器件及应用工程研究中心重庆402160 电子科技大学材料与能源学院四川成都610054

采用高温碳化法、氢氧化钾活化等手段,制备出具有较好充放电性能与循环稳定性的玉米芯基生物质活性多孔炭。探究了碳化温度和无机碱质量占比对玉米芯基多孔炭材料的微观形貌结构、比表面积和电化学性能的影响。结果表明:碳化与活化温度... 详细信息

采用高温碳化法、氢氧化钾活化等手段,制备出具有较好充放电性能与循环稳定性的玉米芯基生物质活性多孔炭。探究了碳化温度和无机碱质量占比对玉米芯基多孔炭材料的微观形貌结构、比表面积和电化学性能的影响。结果表明:碳化与活化温度为900℃时,基炭材料与无机碱质量比为1∶2时,该玉米芯基多孔碳材料的比表面积为1591.8 m^(2)/g,在电流密度0.2 A/g时其比容量达到168.6 F/g,在电流密度0.5 A/g时其比容量为159.5 F/g。该生物质活性多孔碳材料具有较好的导电性和储能性能,对超级电容器应用具有十分重要的意义。

关键词：玉米芯生物质活性炭超级电容器电化学特性

超声辅助低共熔溶剂法提取玉米芯总黄酮工艺优化研究

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食品工业科技 2022年第10期43卷 223-230页

作者：黎莉杨景淇于德涵曲男孙悦徐喆绥化学院食品与制药工程学院黑龙江绥化152061

为利用超声法辅助低共熔溶剂提取玉米芯中的总黄酮,首先通过筛选实验,确定提取溶剂组成和组分比例;再以提取温度、液料比、超声功率及提取时间为变量,总黄酮提取量为响应值,采用响应面分析法优化提取工艺。结果显示,以含水量为30%的氯... 详细信息

为利用超声法辅助低共熔溶剂提取玉米芯中的总黄酮,首先通过筛选实验,确定提取溶剂组成和组分比例;再以提取温度、液料比、超声功率及提取时间为变量,总黄酮提取量为响应值,采用响应面分析法优化提取工艺。结果显示,以含水量为30%的氯化胆碱/乙二醇(摩尔比1:3)作为溶剂提取玉米芯总黄酮的最优工艺为:在20:1 mL/g的液料比条件下,选择功率137 W、61℃、超声提取19.5 min。此时,玉米芯总黄酮的实际提取量为4.180 mg/g,与模型预测值误差为0.71%,证明了该工艺稳定、可靠,可为玉米芯中黄酮类化合物的开发利用提供科学数据。

关键词：玉米芯总黄酮低共熔溶剂超声

玉米芯颗粒度对秋栽平菇发酵料理化特性的影响

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北方园艺 2023年第13期 121-125页

作者：马玮超范永胜李习军任广乾张玉红谭秀芳新乡市农业科学院河南新乡453000

以4种不同颗粒度的玉米芯为试材,建堆发酵,采用对应国家标准、地方标准测定方法,研究了堆体理化特性的差异,以期筛选出适宜平菇发酵料栽培的玉米芯颗粒度范围。结果表明:颗粒度0.2~0.5 cm和0.5~1.5 cm的发酵料,发酵最高温度保持在70~80... 详细信息

以4种不同颗粒度的玉米芯为试材,建堆发酵,采用对应国家标准、地方标准测定方法,研究了堆体理化特性的差异,以期筛选出适宜平菇发酵料栽培的玉米芯颗粒度范围。结果表明:颗粒度0.2~0.5 cm和0.5~1.5 cm的发酵料,发酵最高温度保持在70~80℃,发酵结束时,碳氮比分别为37.9和39.2,pH分别为7.32和7.37,持水系数分别为3.39和3.32,含水量分别为62.7%和61.1%。玉米芯颗粒度1.5~2.5 cm和2.5~3.5 cm的发酵料,发酵最高温度保持在50~60℃,发酵结束时,碳氮比分别为44.5和46.2,pH分别为8.52和8.49,持水系数分别为3.22和3.18,含水量分别为56.4%和53.8%。颗粒度0.2~0.5 cm和0.5~1.5 cm的发酵料,对平菇菌丝快速生长、提高平菇产量更为有利,适宜作为平菇发酵料的主要原料。

关键词：玉米芯颗粒度平菇发酵理化特性

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玉米芯微晶纤维素的绿色提取及应用

玉米芯微晶纤维素的绿色提取及应用

作者：张瑞敏陕西科技大学

学位级别：硕士

微晶纤维素天然纯净、无毒无味,在食品、医药等行业应用广泛。微晶纤维素常常利用无机酸水解纤维素进行制备,制备过程污染负荷重、能耗高,限制了微晶纤维素的绿色化发展。玉米芯是一种纤维素含量较高的植物生物质,其资源丰富、价格低廉... 详细信息

微晶纤维素天然纯净、无毒无味,在食品、医药等行业应用广泛。微晶纤维素常常利用无机酸水解纤维素进行制备,制备过程污染负荷重、能耗高,限制了微晶纤维素的绿色化发展。玉米芯是一种纤维素含量较高的植物生物质,其资源丰富、价格低廉,并且,使用玉米芯制备高附加值的产品能够促进玉米芯的资源化利用,因此,玉米芯作为微晶纤维素的获取来源具有突出优势。前期研究发现,利用传统纤维素提取工艺处理玉米芯,可以直接获得玉米芯微晶纤维素,但传统方法污染负荷高,难以推广应用。因此,本文以玉米芯为对象,研究基于对甲苯磺酸的玉米芯微晶纤维素绿色提取工艺,并对所得玉米芯微晶纤维素的品质特性及应用性能进行考察,研究结果对玉米芯的资源化利用及微晶纤维素的绿色提取具有积极的指导意义。主要实验结论如下:对甲苯磺酸能够有效脱除玉米芯中的半纤维素和木素,得到玉米芯微晶纤维素。使用2 wt%对甲苯磺酸预处理玉米芯,能够脱除玉米芯中约92.44%的半纤维素。对甲苯磺酸能够破坏木素的结构使玉米芯木素降解,然后形成对甲苯磺酸聚集体包裹降解的木素,从而使玉米芯中的木素脱除。在一定反应条件下,预处理玉米芯脱除木素后直接获得了玉米芯微晶纤维素。预处理玉米芯提取玉米芯微晶纤维素的较佳工艺为:对甲苯磺酸浓度80 wt%,反应温度85℃,反应时间100 min。所得玉米芯微晶纤维素纯度约94.40%,得率约61.00%（相对于预处理玉米芯）。利用碱性过氧化氢处理能够显著提高玉米芯微晶纤维素的白度至约84.30%ISO。提取玉米芯微晶纤维素后的对甲苯磺酸水解液中含有较多的木素,将水解液稀释,可使包裹在对甲苯磺酸聚集体中的木素释放。并且稀释后水解液的浓度对脱除木素的回收具有较强影响。当水解液稀释至浓度为5 wt%时,释放在水解液中的木素可使用阳离子聚丙烯酰胺快速沉积,当阳离子聚丙烯酰胺用量为0.50 mg/L时,能够在60 min内实现木素的有效沉降,回收约85.03%的木素。分离木素后的水解液利用蒸发浓缩、冷却结晶的方式可有效回收对甲苯磺酸晶体,其回收率约81.75%。将回收的对甲苯磺酸再次用于玉米芯微晶纤维素的提取,经过3次循环利用后所得玉米芯微晶纤维素的纯度约90.55%,说明循环利用后对甲苯磺酸仍具有较好的脱除木素和半纤维素的能力。利用SEM、氮气吸附、XRD、FT-IR、粒径分析表征了玉米芯微晶纤维素的形貌和结构。结果显示:玉米芯微晶纤维素具有不规则的多孔棒状结构,对孔结构分析表明,其孔容积为0.87×10-2 cm3/g,平均孔径为20.64 nm;其晶体结构为纤维素I,结晶度为69.06%;其化学结构与商业微晶纤维素相似;粒径分布范围在19.61-120.82 μm之间,中值粒径为55.46 μm。研究了玉米芯微晶纤维素的形貌和结构对其作为药用辅料的粉体学性能的影响。结果显示:玉米芯微晶纤维素的多孔结构会对其流动性和可压性造成不利影响。为了表征玉米芯微晶纤维素作为药用辅料部分替代商业微晶纤维素的应用效果,以乙酰水杨酸为主药成分,研究了不同比例的商业级PH 101微晶纤维素与玉米芯微晶纤维素的混合粉体作为药用辅料制备乙酰水杨酸片剂的应用性能。结果表明,随着片剂中玉米芯微晶纤维素含量增大,片剂硬度降低,崩解时间延长,并且乙酰水杨酸的溶出时间延长。全部使用PH 101微晶纤维素作为药用辅料的片剂的乙酰水杨酸溶出度在100 min时达到最大值,而全部使用玉米芯微晶纤维素作为药用辅料的片剂的乙酰水杨酸溶出度在550 min时达到最大值。玉米芯微晶纤维素存在多孔结构,使其作为药用辅料制备片剂能够显著延长药物的释放时间,从而起到药物缓释的作用。

关键词：玉米芯资源化利用微晶纤维素绿色提取对甲苯磺酸

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饱和石灰水涂层对玉米芯炭碳固存能力的影响

西南大学学报(自然科学版) 2023年

作者：校亮李文瀚吴静华袁国栋陈思洁李悦诗徐青陈满洪陈啓林广东浦特农业发展有限公司广州绿石碳科技股份有限公司肇庆学院广东省环境健康与资源利用重点实验室/广东省水土污染管控与装备智能制造工程技术研究中心

生物质炭作为一种富碳多孔材料,具有固碳、培肥和减污等多重功效.目前面临着产量有限和成本昂贵的突出问题.将生物质就地炭化和应用可解决上述问题,而如何实现限氧是其核心.以玉米芯为原材料,通过饱和石灰水涂层包覆实现生物质“自限氧... 详细信息

生物质炭作为一种富碳多孔材料,具有固碳、培肥和减污等多重功效.目前面临着产量有限和成本昂贵的突出问题.将生物质就地炭化和应用可解决上述问题,而如何实现限氧是其核心.以玉米芯为原材料,通过饱和石灰水涂层包覆实现生物质“自限氧”,以“水-火联动”方法成炭,探讨暴露时间和饱和石灰水涂层对玉米芯在炭化过程中碳固存的影响.结果表明:随暴露时间延长,玉米芯炭的碳含量、比表面积及官能团(—COOH和phenolic—OH)含量均逐渐降低,以0 min暴露时间炭的碳转化率最大(45.17%);饱和石灰水涂层下其碳转化率进一步提升至92.60%;涂层包覆壳通过物理阻隔产生的“自限氧”作用及其所含的Ca2+以离子架桥、络合或π电子作用增强了碳截留量.“水-火联动”和饱和石灰水涂层技术的成炭过程为玉米芯在曝氧环境下的“包覆壳限氧-水淬灭”高温热裂解过程;期间, Ca2+或可通过多种方式阻止C=O、 O=C—O键断裂生成气体COx以提高碳截留量并优化碳骨架结构.研究成果可为生物质就地炭化应用提供理论依据和技术支撑,助力碳中和目标的实现.

关键词：碳截留水-火联动石灰水暴露时间玉米芯

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玉米芯低聚木糖制备方法对比研究

中国调味品 2022年第6期47卷 192-195页

作者：孙军涛张智超薛文龙周润浩王怡馨王怡卓许昌学院河南许昌461000

文章以玉米芯为原料,分别采用复合酶法、超声波辅助复合酶法、碱-酶法、高温蒸煮-酸法、碱-超声波辅助酶法和酸-复合酶法制备低聚木糖,并对玉米芯组织结构变化和低聚木糖组分进行分析。结果表明,玉米芯处理后结构呈碎片状且疏松,表面出... 详细信息

文章以玉米芯为原料,分别采用复合酶法、超声波辅助复合酶法、碱-酶法、高温蒸煮-酸法、碱-超声波辅助酶法和酸-复合酶法制备低聚木糖,并对玉米芯组织结构变化和低聚木糖组分进行分析。结果表明,玉米芯处理后结构呈碎片状且疏松,表面出现微孔结构。复合酶法制备低聚木糖的得率为4.71%,其中木二糖含量为30.45 mg/g;超声波辅助复合酶法制备低聚木糖得率为1.88%,其中木二糖含量为17.81 mg/g;碱-酶法制备低聚木糖得率为10.07%,其中木二糖含量为57.89 mg/g;玉米芯高温蒸煮-酸法的水解产物以木糖为主;碱-超声波辅助酶法制备低聚木糖得率为12.43%,其中木二糖含量为73.28 mg/g;酸-复合酶法制备低聚木糖得率为7.32%,其中木二糖含量为71.24 mg/g。

关键词：玉米芯低聚木糖制备方法木二糖

玉米芯基多孔炭的制备及其在超级电容器中的应用

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玉米芯基多孔炭的制备及其在超级电容器中的应用

作者：张燕中国矿业大学

学位级别：硕士

超级电容器作为新型储能器件之一,因其安全性高、功率密度大和循环寿命超长等优势而备受瞩目,但其也存在能量密度和比电容较低的问题。超级电容器的性能主要由电极材料决定,而生物质基多孔炭材料具有比表面积大、成本低和稳定性好等优点... 详细信息

超级电容器作为新型储能器件之一,因其安全性高、功率密度大和循环寿命超长等优势而备受瞩目,但其也存在能量密度和比电容较低的问题。超级电容器的性能主要由电极材料决定,而生物质基多孔炭材料具有比表面积大、成本低和稳定性好等优点,成为电极材料的理想候选材料。因此,基于生物质制备性能优异的多孔炭材料对于推动储能器件的发展和可再生能源的利用具有重要意义。本论文以玉米芯为碳前驱体,采用多种方法制备出一系列不同结构和性质的多孔炭。结合先进分析技术对多孔炭的比表面积、孔隙结构、表面化学组成和石墨化程度等进行表征,并考察了其作为电极材料时的超级电容器性能。以生物质废弃物玉米芯为碳前驱体,经低温预炭化和KOH活化得到高比表面积的富微孔型多孔炭(CPC)。详细考察了制备条件包括活化温度、活化时间和碱炭比与炭材料孔结构的关系。结果表明,CPC制备的最优条件为:活化温度650 C、活化时间1 h和碱炭比为3。经过优化,CPC的比表面积和总孔体积分别为2998 m g和1.23 cm g,V/V为8.26。丰富的微孔结构可提供足够大的界面来储存电荷。CPC在以6 M KOH为电解液的三电极测试体系中,0.5 A g的电流密度下的比电容为258 F g,明显优于未经活化的参比生物炭(BC)的比电容(73 F g)。在电流密度增加到10 A g时CPC的比电容仍达到190 F g。两电极体系中的CPC对称超级电容器在进行10000次循环后电容保持率为90.1%。以三聚氰胺为主要氮源,通过氮掺杂策略结合高温热解法制备了玉米芯基氮掺杂分级多孔炭(MAC)。结果表明,MAC制备的最优条件为:活化温度800C、三聚氰胺与生物炭的质量比为1:1。最优条件下制备的MAC比表面积最高,达到了3639 m g,其孔隙主要由0.5-2 nm的微孔、2-5 nm的介孔和部分大孔组成。相互交联的分级孔结构有助于离子的有效吸附和快速扩散。另外,氮掺杂策略缩短了电解液对炭材料的完全润湿时间,明显改善了炭材料的表面润湿性。三电极体系中,MAC在0.5 A g的电流密度下的比电容高达342 F g,大电流密度(10 A g)下比电容仍达到303 F g,电容保持率为88.6%。两电极中,基于MAC组装的器件的功率密度为500 W kg时,能量密度达到32.3 Wh kg,在10 A g下对该器件进行10000次充放电后电容保持率为82.2%。以乙酸镍为催化剂,通过对玉米芯进行水热预处理和KOH活化制备得到具有高石墨化度的多孔炭(GAC)。详细考察了水热温度、水热时间和催化剂用量对样品的基本性质和电化学性能的影响。结果表明,GAC制备的最优条件为:水热温度160 C、水热时间2 h和乙酸镍/玉米芯质量比为0.2。最优条件下制备的GAC的比表面积高达2260 m g,总孔体积为0.98 cm g。GAC制备过程中生成的Ni可催化无定形碳转变成有序石墨碳,从而提高炭材料的石墨化程度(I/I=0.88),促进电荷的快速转移。以6 M KOH为电解液的三电极体系中,GAC表现出最优异的电化学性能。电流密度0.5 A g时GAC的比电容为326 F g,电流密度增大到10 A g时比电容为280 F g。两电极体系中,基于GAC组装的器件在500 W kg的功率密度下,能量密度可达29.8Wh kg,经10000次循环后电容保持率为87.5%,表现出优异的倍率性能和长循环寿命。该论文有图64幅,表13个,参考文献139篇。

关键词：多孔炭材料玉米芯氮掺杂结构调控超级电容器

玉米芯综合利用制备芳烃化学品及碳基吸波材料

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玉米芯综合利用制备芳烃化学品及碳基吸波材料

作者：李宗儒安徽理工大学

学位级别：硕士

本论文以玉米芯为原料,首先以硫酸作为催化剂对玉米芯进行酸水解制备了糠醛,进一步以制备的糠醛为原料进行催化热解。以HZSM-5沸石分子筛为催化剂,通过对糠醛催化热解进行芳烃的制备。通过对热解温度、进样速度、催化剂的硅铝比(Si/Al)... 详细信息

本论文以玉米芯为原料,首先以硫酸作为催化剂对玉米芯进行酸水解制备了糠醛,进一步以制备的糠醛为原料进行催化热解。以HZSM-5沸石分子筛为催化剂,通过对糠醛催化热解进行芳烃的制备。通过对热解温度、进样速度、催化剂的硅铝比(Si/Al)以及载气(N)流速等条件的调控实现获得芳烃最大产率的目的。分析了催化剂的部分作用机理以及获得最高芳烃碳转化率的条件。当所用催化剂Si/Al=23、热解温度为500℃、载气流速为10 ml/min、糠醛的进样速度为0.5 ml/h时用0.9 mol/L的盐酸处理过的HZSM-5沸石分子筛催化剂催化热解糠醛能获得最高的苯、甲苯、二甲苯(BTX)的碳转化率,BTX最高碳产率为30.85%。发现催化剂表面Bronsted酸位点比例会影响催化热解过程中沸石分子筛催化剂对液相产物中BTX的选择性。对催化剂进行设计合成。选取不同模板进行分子筛的合成和催化效果的测试,其中Ni Cl组催化剂对BTX的选择性最高。通过改变模板剂的加入量合成了一系列的分子筛催化剂并对催化剂的表面形貌、物化性质进行表征和分析,结果表明3.0%Ni Cl分子筛的Bronsted酸位点含量最高而Lewis酸位点最低。通过催化热解实验发现,Ni Cl加入量为3.0%时,分子筛催化剂催化热解所得BTX的碳产率为33.02%,提高了BTX选择性。以玉米芯水解残余糠醛渣为原料,使用“碳化-活化”法制备生物质基功能碳材料。在碳化温度为400℃、活化温度为800℃、KOH活化剂与碳质量比为1:1活化时所得碳材料微波吸收性能最佳,并且在不同厚度时在多波段均有微波吸收性能。在填充比为10%,厚度为3 mm处反射损耗高达-61.27 d B,带宽为2.60 GHz,并且在X波段和Ku波段均具有微波吸收性能。在厚度为2.5 mm处,最大反射损耗为-32.09 d B,带宽为3.12 GHz,此时对X波段微波的吸收率为78%。以山核桃壳为原料。实验表明在碳化温度为400℃、活化温度为800℃,KOH与碳质量比为3:1时获得最佳的微波吸收性能。在填充比为20%时,反射损耗最高为-47.20 d B,带宽为2.0 GHz。微波吸收效果低于以糠醛渣为原料所制备的功能碳材料。通过对玉米芯的液化与残渣处理实现了玉米芯的综合分级利用。图[32]表[19]参[128]

关键词：玉米芯催化热解微波吸收沸石分子筛碳材料