半纤维素的改性及其综合利用研究
改性纤维素类絮凝剂的制备和应用研究进展
岳弈君［7］以N-乙烯基甲酰胺、丙烯腈和羧甲 基纤维素为原料合成了羧甲基纤维素接枝聚脒，此 目标高分子聚合物拥有五元环状骨架，可用来作为 新型絮凝剂替代现有的聚丙烯酰胺；羧甲基纤维素
基金项目：甘肃省科技厅2017年创新基地和人才计划(第二至第六批)项目(17CX2JA016)；甘肃省科技厅2018年甘肃省科技计划(技术创 新引导计划第六批)项目(18CX6JA024)
•7-
INDUSTRIAL WATER & WASTEWATER
工业用水与废水
Vol.52 No. 3 Jun., 2021
度去除率为 85.0%。 1.4改性稻壳、秸秆纤维素絮凝剂
目前，稻壳、秸秆一般被用作造纸、燃料、活 性炭、饲料、建筑的原料，利用率非常低。淀粉、 壳聚糖等在天然高分子絮凝剂领域研究的较多，而 稻壳、秸秆类絮凝产品较少。
稻壳、秸秆是农作物废弃物，以农作物废弃物 为原料合成絮凝剂，将其变废为宝，以废治废，是 未来可持续发展的需要。 1.5改性树材纤维素絮凝剂
树材纤维素是自然界最丰富的纤维素材料资源 之一。树材纤维素本身含有负电基团，含有大量的 邻苯二酚基和自由酚羟基，与重金属离子容易发生 螯合作用，在污水处理过程中可有效处理重金属离 子。改性树材纤维素絮凝剂的制备一般采用纤维板 材和树皮作为反应原料。
半纤维素利用开发的进展情况
半纤维素利用开发的进展情况半纤维素是一类在天然纤维素分子中引入了化学改性官能团的纤维素衍生物。
相比于传统纤维素，半纤维素具有更好的溶解性、稳定性和生物活性，以及更广泛的应用潜力。
在过去的几十年中，半纤维素的开发取得了长足的进展，下面将对其进展情况进行详细介绍。
首先，半纤维素在纤维素材料领域的应用不断扩大。
传统纤维素在工程材料中具有较强的机械性能，但其溶解性和加工性较差。
而半纤维素由于引入了化学改性官能团，具有更好的溶解性和加工性能，因此在纤维素材料领域的应用潜力巨大。
半纤维素可以用于制备纳米纤维、纤维膜、纸张和各种纤维素基复合材料等，其中纳米纤维制备技术已经成为研究热点。
半纤维素纳米纤维具有较大的比表面积和孔隙结构，因此在催化、吸附和能源储存等方面具有广阔的应用前景。
其次，半纤维素在生物医药领域的应用也取得了重要进展。
半纤维素具有良好的生物相容性和可降解性，因此在生物医药领域被广泛应用。
半纤维素可以用于制备含药物的纳米颗粒、纤维血凝剂、创面敷料和组织工程支架等。
其中，纳米颗粒作为药物载体可以实现药物的靶向输送和控释，提高药物的疗效和减少副作用。
此外，半纤维素纤维也可以用于制备生物高分子材料，如可降解缝线、组织修复材料和药物输送系统等，用于支持组织工程的生物组织重建。
另外，半纤维素在包装材料领域的应用也具有广阔的前景。
传统的包装材料通常含有大量的塑料，对环境造成严重的污染。
而半纤维素具有良好的可降解性和可回收性，可以作为环保型包装材料的替代品。
半纤维素可以用于制备纤维素基薄膜和纤维素基涂层，具有优异的阻隔性能和机械性能。
同时，半纤维素还可以通过改性和复合等手段改善其性能，如增强抗湿性、防油性和微生物抑制性。
因此，半纤维素在包装材料领域的应用前景广阔，对于减少塑料污染和环境保护具有重要意义。
综上所述，半纤维素的开发在纤维素材料、生物医药和包装材料等领域取得了显著进展。
未来，我们可以期待更多的研究将半纤维素应用于新型材料和技术的开发，推动半纤维素的工业化生产和商业化应用。
半纤维素制备方法的改进及其应用
半纤维素制备方法的改进及其应用
用半纤维素制备方法是有效的利用玉米的有机残渣，分解其多糖把它转化为功能高分子的一种新工艺，近年来受到了越来越多的关注。
本文主要介绍半纤维素制备方法的改进及其应用。
一、半纤维素的制备方法
1、硫酸改性: 硫酸可以改性半纤维素，改性前后的分子量和粘度改变，可以改变半纤维素分子结构，从而提高水溶性和逆热稳定性。
2、高温水解方法：高温水解可以改变半纤维素的结构，提高其水解性，改变粘度，提高其可溶性，使其更容易与水混合，利于某些生物化学应用和降解。
3、氯化改性：氯化改性可以提高半纤维素的可溶度和稳定性，使其适合合成高分子材料，从而改变其表面性质。
二、半纤维素的应用
1、用于药品缓控释：由于半纤维素具有很强的稳定性，能有效固定和保护药物，在药品中用作缓控释载体和改善药物的浸渍性，提高抗酸性和耐受性。
2、用于食品的抗氧化剂：半纤维素具有良好的稳定性和耐腐蚀性，能够有效抑制油脂氧化，进而抑制食品的发芽和加工，提高食品的运输能力。
3、用于非纺织品：半纤维素可以用于制作多种非纺织品，包括建筑材料、汽车内饰、仪器，以及水管管道的维修保养。
因此，上述方法改进了半纤维素制备方法，使其制备标准化，增加了其水溶性和可溶性，提高了物理化学保护性，在药品、食品和非纺织品方面都有着广泛的应用前景。
半纤维素的分离和分析方法及其应用研究进展
第1期
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论文与综述
半纤维素的分离和分析方法及其应用研究进展
崔红艳
( 山东轻工业学院 , 山东 济南 250353)
[摘
要]
介绍了半纤维素的特点及其分布 , 在此基础上重点介绍了半纤维素的分离和分析方
法, 对每一种结构研究方法给出了相应的反应历程 , 概括了半纤维素的应用前景及其研究进展 。 [ 关键词] 半纤维素 ; 分离; 分析方法; 研究进展 半纤维素( hem icellulo se) 是指高等植物细胞 壁中非纤维素也非果胶类物质的多糖。有两种或 两种以上的糖基组成的不均一聚糖 , 大多带有短 的支链。半纤维素是无定形物质, 聚合度较低 , 易 吸水润胀。半纤维素存在于植物细胞壁中, 是植 物细胞壁三大组分之一, 是地球上最丰富、 最廉价 的可再生资源之一。 不同植物原料 , 半纤维素含量、 种类不一样: 针叶木中半纤维素的含量在 25% ~ 35% , 聚糖种 类主要是聚半乳糖葡萄糖甘露糖类和聚木糖类; 阔叶木中半纤维素含量 20% ~ 38% , 聚糖种类主 要是聚木糖类和聚甘露糖类; 非木材原料半纤维 素的含量在 25% ~ 35% 之间, 双子叶植物中大部 分半纤维素是木糖葡萄糖聚糖。 1 半纤维素的分离 半纤维素存在于植物原料中, 为了研究半纤 维素的结构 , 必须先将半纤维素从原料中分离出 来。 在分离半纤维素之前 , 要对原料进行处理 , 除 去一些次要成分 , 一般的无机物不必分离。 1. 1 分离前的准备 制取无抽提物试样: 先用水抽提 , 再用苯 乙 冷水或 70% 乙醇抽 提可 除去 单糖、 配糖 化 物、 少量低聚糖、 水溶性聚糖, 苯醇或丙酮抽提可 除去萜烯类化合物、 脂肪、 蜡、 鞣质等。 对阔叶木和禾本科原料可直接从无抽提物试 样中分离半纤维素。
生物质材料的结构与性能研究
生物质材料的结构与性能研究随着全球环境保护意识的不断提高，利用可再生资源来替代传统化石能源已经成为一项重要的任务。
而生物质作为一种重要的可再生资源，在能源、化工等领域拥有广泛的应用前景。
生物质材料是从天然生物质中提取的，由于其来源广泛、降解性好、低碳排放、均匀性好等特点，受到了人们的广泛关注。
然而，生物质材料作为一种比较新兴的材料，其结构与性能研究仍需深入。
一、生物质来源及种类生物质是指从植物、动物、微生物等而得到的可再生材料，可分类为原料基本特性、应用领域和细胞组成三种方式。
其中原料基本特性包括草本植物、木本植物、海藻等。
应用领域包括生物质燃料、生物质材料、生物质化学和食品等。
根据生物质来源的组成，可分为单体、糖类、蛋白质及脂肪等。
二、生物质材料的结构特点生物质材料的结构特点是其重要的性能基础。
生物质材料基本构成包括纤维素、半纤维素和木质素等组分。
其中，纤维素由β-D-葡聚糖组成，纤维素微晶区是纤维素的最基本单位，这种晶体结构是纤维素的物理化学性质及结构特性的重要来源。
半纤维素由多种单糖化合物组成，其分子链上含有醛酮基或羧基，使其具有改性能化特性，半纤维素居于纤维素的微晶区内，对纤维素具有结构上的交叉作用。
木质素是一种芳香多环化合物，是细胞壁的主要难降解物质，由于其含脂肪族基和芳香族基，使其能与纤维素形成的网络结构及半纤维素形成的物质基质连接在一起，形成完整的生物质基质结构。
三、生物质材料的性能特点生物质材料的性能特点包括生物降解性、分散性、粘度、吸附性、改性性等。
生物降解性是指生物质材料在自然环境下还原成其原初状态的能力，对于生物质材料的环境控制和再生利用具有重要意义。
分散性是指生物质材料粒子在溶液中分散的均匀程度，分散性良好的材料利于在溶液中发挥其特殊功能。
粘度是指溶液流动阻力的大小，是生物质材料生产和加工过程中的重要指标。
吸附性是指生物质材料对多种物质的吸附能力，包括吸附水、离子和有机物质等，是生物质材料活性表现的重要基础。
半纤维素的提炼及改性应用
半纤维素的提炼及改性应用
概述
半纤维素是一种天然聚合物，广泛存在于植物细胞壁中。
它的
提炼和改性可以为各种应用领域提供新的材料和方法。
本文将探讨
半纤维素的提炼过程以及改性后的应用。
提炼方法
半纤维素的提炼过程一般包括以下步骤：
1. 原料准备：选择富含半纤维素的植物作为原料，如木材、秸
秆等。
2. 预处理：将原料进行切割、研磨等处理，以增加提取效率。
3. 提取：采用化学酶解或物理处理等方法将半纤维素从原料中
提取出来。
4. 分离和纯化：通过过滤、离心等工艺将提取得到的半纤维素
进行分离和纯化，得到纯净的半纤维素产物。
改性应用
经过提炼后的半纤维素可以通过各种改性方法进行进一步处理，以满足不同的应用需求。
以下是一些半纤维素改性的应用领域：
生物医学领域
半纤维素在生物医学领域的应用广泛。
例如，通过改性后的半纤维素可以制备生物可降解的医用材料，用于修复组织和器官。
纤维素醚的制备
通过对半纤维素进行醚化反应，可以合成纤维素醚。
纤维素醚具有良好的溶解性和可加工性，可用于制备纤维素基复合材料、涂料和胶粘剂等。
食品工业
半纤维素可以作为食品工业中的添加剂，用于增加食品的纤维含量，改善食品的质地和口感。
环境保护
将半纤维素改性后应用于环境保护领域，例如制备可降解的吸附材料，用于处理水污染和废弃物处理等。
结论
半纤维素的提炼和改性应用是一个具有广泛发展前景的领域。
通过不断提升提炼技术和改性方法的研究，我们可以为各个应用领域提供更多可持续、高效、环保的材料和解决方案。
纤维素的改性及应用研究进展
纤维素的改性及应用研究进展
姜珊;孙自强;邢琪;郭荣辉
【期刊名称】《纺织科学与工程学报》
【年(卷),期】2024(41)1
【摘要】纤维素是一种来源多样、分布广泛的天然聚合物,作为可再生、可生物降解的原材料在工业和日常生活中广泛应用,为成功应对资源短缺和环境污染问题而提出一种有效的解决方案。
介绍了纤维素的类型与结构,以及通过各种途径对纤维素功能结构改性的最新进展,如氧化、酯化、醚化和接枝等。
总结了近年来改性纤维素材料在食品、包装、环保、医疗、纺织等领域的应用成果。
【总页数】11页(P75-85)
【作者】姜珊;孙自强;邢琪;郭荣辉
【作者单位】四川大学轻工科学与工程学院;四川环龙技术织物有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TQ352.79
【相关文献】
1.纤维素酶和半纤维素酶对纤维改性的研究进展
2.纤维素纳米晶体改性及应用研究进展
3.甘蔗渣纤维素的提取及纳米化改性应用研究进展
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半纤维素及其衍生物作为造纸助剂的研究进展
乙醇 、 丁醇、 木糖 醇 、 糠醛 、 羟 甲基 糠 醛 和 乙酰 丙 酸 等， 但是 仍有 大 量 的废 液 、 废 料 未 被 工 业 利 用 而 被
掩埋 或者 就地 焚烧 。这样 的处 理 方 式 不 仅 对 资 源
含量 和 结构 进行 了测 定 ， 但在后 来 的 ３ ０年 中 ， 相 对
于纤 维 素和 木素 的研 究 ， 针对半 纤 维素 的研 究开展
Ｂ 一 １ —４联 接方 式形 成 直链 结 构 的均 一 聚 糖 的 单一 型式 。半纤 维素 既有 均一 聚糖 也有 非均 一聚 糖 ， 它 还 可 以 由不 同的单 糖 基 以不 同 的联 接 方式 联 接 成 结 构互 不相 同 的多 种 结 构 的各 种 聚糖［ ５ ］ ， 并 且 被
定 义为 除去果 胶 物 质 后 的碱性 可溶 解 的物 质 。而 在 木材 及非 木材 植 物 的 细胞 壁 里 半 纤 维素 是 最 复
不 多 。近些 年来 ， 随着 世 界森林 面 积 的急剧 减少 和 木材 价格 的提高 ， 研 究 和 开 发 利 用农 作 物 秸 秆 ， 特 别 是 对其 半纤 维 素方 面 的研 究受 到 重视 ＿ ２ ］ 。 全世 界每 年产 生 大量 的秸秆 等农 业废 弃 物 ， 主
造成 浪 费 ， 同时也 对 环 境 有 害 ， 在 可 持 续 发 展 的科
研 背 景下 ， 这 种状 况急 需改 变ｌ ＿ ３ ． ４ ］ 。
１ 半纤 维素
１ ． １ 半 纤 维素 结构特 点
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ —１ １ —３ Ｏ
基金项 目： 国家 科 技 支 撑 计 划 项 目（ ２ ０ １ ３ Ｂ Ａ Ｃ ０ １ Ｂ Ｏ Ｏ ）
半纤维素利用开发的进展情况
半纤维素利用开发的进展情况1.半纤维素的应用研究进展1. 1 降解产物制备低分子产品1. 1. 1 己糖的利用生产乙醇, 这是亚硫酸盐纸浆厂废液综合利用的主要方向;生产山梨糖醇( 己六醇) , 甜度= 60% 蔗糖, 热量值= 碳水化合物, 代谢速度< 碳水化合物, 在肝脏中大部分转化为果糖, 不会引起糖尿病; 用在冰淇淋、巧克力、口香糖中, 可以起到防治肥胖的作用; 可以作为制造炸药、维生素C 的原料等。
1. 1. 2 戊糖的利用生产饲料酵母, 如亚硫酸盐制浆废液;生产糠醛, 可用于润滑油的精制, 还可以用于生产溶剂、呋喃树脂、尼龙等;生产木糖, 可用于糖果、水果罐头、冰淇淋的制造, 木糖被微生物( 细菌、真菌、酵母菌) 发酵生产乙醇;生产木糖醇, 木糖经氢化可还原制成, 作为甜味剂其甜度和热容量= 蔗糖, 能量值仅为11. 7~12. 1kJ/ g, 消除人体内有害酮体的产生, 具有减肥功能; 能调整糖的代谢, 是糖尿病人的营养剂和治疗剂; 减慢血浆中产生脂肪酸的速度, 但不会使血糖上升, 是肝炎病人的保肝药物; 不能被口腔细菌利用, 口感凉爽, 适用于在口香糖类糖果中应用。
1. 2 在生物和医药上的应用低聚木糖具有表面活性部位, 可吸附肠道内有毒物质及病原菌, 提高机体抗病力, 激活免疫系统, 因此可在医药中广泛应用。
聚阿拉伯糖葡萄糖醛酸木糖可免疫刺激行为; 4 O 甲基葡萄糖醛酸木糖可抑止恶性肿瘤; 羧甲基化聚木糖的木材半纤维素可刺激T 淋巴细胞和免疫细胞, 被称为中国新的抗癌药物。
1. 3 在食品工业中的应用半纤维素可作为食品黏合剂、增稠剂、稳定剂、水凝剂、食用纤维、薄膜形成剂及乳化剂等。
膳食纤维由纤维素、半纤维素和木质素组成,半纤维素占膳食纤维总量的50% 以上, 它的功能有: 预防便秘、肥胖、高血压、大肠癌等。
用碱性溶液从植物原料中抽提的半纤维素是混合聚糖, 其产品可以制成脂肪替代品, 能耐高温, 可用于肉制品中。
膳食纤维的改性及应用
膳食纤维的改性及应用膳食纤维（Dietary fiber）是指生物体不能消化的多种碳水化合物，包括果胶、半纤维素、纤维素、木质素、果实酚等。
这些混合物中含有许多不同的物质，如维生素、无机盐和多种其他生物活性化合物，可维持人体健康。
改性是将膳食纤维原料通过各种处理方法，如酸碱处理、酶解、物理方法等，改变其结构或性质的过程。
改性可改变膳食纤维的性质，使其在食品和制药领域应用更广泛。
1. 汽水处理：汽水处理可降低纤维素的结晶性，使其在水中更易溶解，并增强其水合性和多糖尺寸分布。
改性的纤维素可用于制备凝胶、糖果、果冻等食品。
2. 酸碱处理：酸处理可脱除纤维素中的酯基和酰化脂肪，在分子链中形成氢键，提高纤维素的水溶性和胀率，此外，酸处理还可降低纤维素分子量；碱处理能够使纤维素水解，破坏部分二糖苷键和肟基，形成酸基和醛基，提高纤维素的水溶性，降低粘度。
3. 酶解：在中性或弱酸性条件下，使用纤维素水解酶将纤维素与分子中的糖类酰基相连，形成可溶性膳食纤维（SDFs），这种可溶性的纤维素能够增加糖尿病患者和肥胖症患者胰岛素的敏感性。
4. 物理方法：高压水处理可使纤维素链解旋，缩短分子链，增加分枝链的数量，增加纤维素分子链的亲水性以及溶解性，进而提高纤维素的生物可利用性。
物理处理方法对于保持膳食纤维的功能以及对人体的健康获得更高的生物利用率是很重要的。
综上所述，膳食纤维在食品和制药领域有广泛的应用前景。
但是，仍有进一步研究和探索，以把膳食纤维的性质发挥到最大限度，更好地满足人们对健康饮食的需求。
同时，人们在饮食中适度补充膳食纤维有助于预防和缓解许多疾病如心血管疾病和消化系统疾病。
半纤维素的利用
半纤维素的利用
1．在制浆造纸中的应用
.
2.己糖的利用
糖利用(木糖醇)
4.其它
半纤维素
纸浆中的应用
半纤维素是纸浆的成分之一，它对制浆和纸张的性质有重 要影响。 • 半纤维素比纤维素容易水化膨胀，经过打浆后，有利于纤 维的分丝帚化和细纤维化，所以半纤维素含量高，有利于 提高纤维结合力，对提高纸张的裂断长，耐破度和耐折度 等有利。 • 在制浆工艺中，半纤维素的含量应该控制在一个适当的水 平内，半纤维素含量过大，尽管能增加纤维的结合强度， 但是相对降低了纤维素的含量从而降低了纸张的强度。 • 麦草、稻草、芦苇等草浆的半纤维素比木浆高得多，但是 这些浆料中，纤维的尺寸、纤维细胞和杂细胞的比例等对 纸张性能得影响比其化学成分对纸张性能影响大得多，就 此而言，草浆造纸性能比木浆差。
防龋齿的木糖醇
木糖醇作甜味剂
生产木糖方法：
工业化生产木糖醇的方法是首先水解富 含木聚糖的半纤维素，纯化制取木糖后， 再经过催化氢化、柱层析、重结晶等加工 得到木糖醇，它是近年发展起来的一种新 型甜味剂，为白色无臭的结晶粉末，甜度 与热容量与蔗糖相近，但是能量值低。木 糖醇能够调整人体的糖代谢，用于是糖尿 病患者的营养和治疗。
从日本山毛榉木材中分离的4－氧－甲 基葡萄糖醛酸木糖具有明显的抗发炎性和 抑制恶性肿瘤的作用，含有羧甲基化聚木 糖的木材半纤维素具有刺激淋巴细胞和免 疫细胞的作用，具有抗癌功效。
其它应用：
改性后的半纤维素可以作为表面活性剂， 应用于日用化学工业中。在食品工业中， 半纤维素可作为食品黏合剂、增稠剂、稳 定剂、水凝胶、薄膜形成剂、乳化剂等
• 木糖醇的功能 • 1. 木糖醇做糖尿病人的甜味剂、营养补 充剂和辅助治疗剂； • 2. 木糖醇改善肝功能，是肝炎并发症病 人的理想辅助药物； • 3. 木糖醇的防龋齿功能，木糖醇的防龋 齿特性在所有的甜味剂中效果最好； • 4. 木糖醇的减肥功能，可被应用于各种 减肥食品中，作为高热量白糖的代用品。
半纤维素—壳聚糖基生物功能材料研究及其应用
半纤维素—壳聚糖基生物功能材料研究及其应用一、本文概述随着科学技术的不断发展和环保理念的深入人心，生物功能材料作为一种绿色、可持续的新型材料，正日益受到人们的关注和重视。
半纤维素—壳聚糖基生物功能材料，作为一种具有代表性的生物功能材料，凭借其独特的生物相容性、生物可降解性和优异的物理化学性能，在众多领域展现出广阔的应用前景。
本文旨在全面探讨半纤维素—壳聚糖基生物功能材料的制备技术、性能特点以及实际应用情况。
文章首先概述了半纤维素和壳聚糖的来源、结构和性质，为后续的研究和应用提供了理论基础。
接着，详细介绍了半纤维素—壳聚糖基生物功能材料的制备方法，包括化学法、物理法和生物法等，并对各种方法的优缺点进行了比较和分析。
在此基础上，文章进一步探讨了半纤维素—壳聚糖基生物功能材料的性能特点，如机械性能、热稳定性、吸水性、生物相容性等，并通过实验数据验证了其优越性能。
文章还重点关注了半纤维素—壳聚糖基生物功能材料在生物医药、农业、环保等领域的应用情况，展示了其在实际应用中的潜力和价值。
文章对半纤维素—壳聚糖基生物功能材料的研究现状进行了总结，并展望了其未来的发展方向和应用前景。
通过本文的研究，旨在为相关领域的研究人员和从业者提供有益的参考和启示，推动半纤维素—壳聚糖基生物功能材料的深入研究和广泛应用。
二、半纤维素与壳聚糖的基本性质半纤维素（Hemicellulose）是一类复杂的复合多糖，主要存在于植物细胞壁中，与纤维素和木质素相互连接。
它是一种无定形的聚合物，主要由己糖、戊糖和一些酸性糖基组成。
由于半纤维素的结构多样性，其分子量、聚合度和糖组成因植物种类和部位而异。
半纤维素的主要特点是易于水解，并且在自然界中易被微生物分解。
壳聚糖（Chitosan）是一种天然多糖，由甲壳动物壳（如虾壳、蟹壳）中的甲壳素（Chitin）经过脱乙酰作用制得。
壳聚糖分子由β-1,4-糖苷键连接的氨基葡萄糖单元组成，具有良好的生物相容性、生物降解性和抗菌活性。
半纤维素的提取、 改性与表征
半纤维素的提取、化学改性及表征林产化学加工工程2011102012012 汪欢欢摘要半纤维素是生物质的重要组成成分，综合利用潜力大，可以将其转化为高附加值、多元化的产品。
对近十年半纤维素的化学改性如：醚化改性、酯化改性进行了综述，主要从多相反应和均相反应两个方面进行了归纳说明，最后提出了半纤维素改性的前景。
关键词半纤维素改性表征引言随着石油资源的日益枯竭和世界森林面积的急剧减少，以农作物秸秆为代表的非木材纤维原料成为人们研究和开发利用的热点。
全世界每年生产大量的秸秆，主要为麦草、稻草、甘蔗和玉米秸秆等。
半纤维素作为一种可再生的绿色化学品可广泛应用于化学、食品、造纸等行业，具有广阔的利用前景。
但目前半纤维素的价值仍然没有被人们充分利用。
研究半纤维素的化学组成和结构对合理利用半纤维素是必不可少的，只有充分认识半纤维素的化学组成和结构，才有可能开发出更合理的利用途径，所以对半纤维素的分离及表征具有一定的研究意义。
1.半纤维素提取传统化学法制浆一般是直接处理原料，原料中的生物质尤其是半纤维素大部分进入制浆废液而被浪费掉，忽略了半纤维素作为生物质资源的潜在价值。
例如：半纤维素可以通过水解发酵生产燃料乙醇，也可以用作造纸助剂等。
因此，可以考虑在制浆工段之前采用条件比较温和的预处理方法分离出纤维原料中的一部分半纤维素，然后将此半纤维素水解发酵制得乙醇或直接提取乙酸等化学品。
尽管人们研究了多种预处理的方法，如生物法、化学法、物理法等，但是预处理的研究还有待进一步加强，因为现在的预处理方法成本缺乏优势，与化工燃料相比，优势不明显1．1 高温液态水预处理提取半纤维素热抽提半纤维素的方法主要有两种，分别是微波辐射法和水蒸汽法。
Alexandra[33等人研究了从大麦壳中抽提水溶性的半纤维素，研究表明，相对其他抽提方法而言，水蒸气抽提更具有潜力，因为水蒸气抽提工艺条件温和，使用化学品减少，从而降低了对环境的影响。
相比碱法而言，这种抽提方法的优势在于，半纤维素的破坏程度小，无论是低聚阿拉伯基木聚糖，还是多聚阿拉伯基木聚糖，其乙酰基团没有受到破坏，从而保证了半纤维素的多种用途，比如通过化学改性，增加半纤维素的疏水性，开发新材料。
纤维素的改性及应用研究进展_罗成成
2015年第34卷第3期CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS・767・化工进展纤维素的改性及应用研究进展罗成成，王晖，陈勇（中南大学化学化工学院，湖南长沙410083）摘要：植物纤维素是天然的可再生资源，对纤维素的改性利用一直是研究的热点。
本文简要介绍了纤维素的结构与性质，综述了纤维素的改性方法，包括物理改性、化学改性和生物改性等，其中化学改性是最主要的方法，包括酯化、磺化、醚化、醚酯化、交联和接枝共聚等，通常涉及其结构中羟基的一系列反应。
通过改性，引进了一系列离子型基团，有利于增强纤维素的亲水性。
经改性后的纤维素与之前相比，结晶度和聚合度明显降低，可及度明显提高，无论物理性质还是化学性质都表现出更大的优越性。
其后回顾了纤维素衍生物在食品、造纸以及建筑行业中的一些研究应用成果，阐述了其在医药及废水处理等方面的研究进展，并展望了纤维素衍生物的发展前景。
关键词：纤维素；纤维素衍生物；化学改性中图分类号：TQ072文献标志码：A文章编号：1000–6613（2015）03–0767–07DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2015.03.028Progress in modification of cellulose and applicationLUO Chengcheng，WANG Hui，CHEN Yong（School of Chemistry and Chemical Engineering，Central South University，Changsha410083，Hunan，China）Abstract：Plant cellulose is a natural renewable resource，and application of the modified cellulose has been a research focus.The structure and properties of cellulose are described，and cellulose modification methods are reviewed，including physical，chemical and biological methods.The main method is chemical modification，including esterification，sulfonation，etherification，ether esterification，crosslinking and graft copolymerization，which involve the reactions of hydroxyl groups in the cellulose.Hydrophilcity of cellulose could be enhanced by introduction of ionic groups.Compared with non-modified cellulose，crystallinity and degree of polymerization of modified cellulose decrease significantly，whereas accessibility is improved remarkably，with superior physical and chemical properties.Finally，the research achievements of cellulose derivatives in food，paper and construction industries are reviewed.Research progresses in pharmaceuticals，wastewater treatment and other areas are presented.Future applications of cellulose derivatives are prospected.Key words：cellulose;cellulose derivatives;chemical modification纤维素是植物细胞壁的主要成分，在自然界中分布甚广，是取之不尽、用之不竭的天然高分子化合物。
生物质材料的改性与性能提升研究
生物质材料的改性与性能提升研究在当今追求可持续发展和环境保护的时代，生物质材料因其来源广泛、可再生、绿色环保等特点，成为了材料领域研究的热门方向。
然而，原始的生物质材料往往存在一些性能上的不足，限制了其在众多领域的广泛应用。
因此，对生物质材料进行改性以提升其性能，具有重要的科学意义和实际应用价值。
生物质材料主要包括木材、秸秆、竹材、麻纤维等天然植物材料，以及由生物质衍生的纤维素、半纤维素、木质素等化合物。
这些材料具有丰富的孔隙结构、良好的生物相容性和可降解性，但也存在一些缺点，如力学性能较差、耐水性不佳、热稳定性有限等。
为了改善生物质材料的性能，研究人员采用了多种改性方法。
化学改性是其中一种常见的手段。
例如，通过酯化、醚化等反应对纤维素进行改性，可以提高其疏水性和热稳定性。
以酯化反应为例，将纤维素与酸酐在一定条件下反应，使得纤维素分子上引入酯基，从而改变其物理和化学性质。
这样改性后的纤维素在用作包装材料或复合材料增强剂时，能够表现出更好的性能。
物理改性也是提升生物质材料性能的重要途径。
比如，对生物质材料进行热压处理，可以使其结构更加致密，从而提高力学性能。
此外，采用等离子体处理技术，能够在材料表面引入活性基团，改善其表面性能，增强与其他材料的相容性。
在生物质材料的改性过程中，复合改性方法也备受关注。
将生物质材料与其他材料进行复合，常常能够实现性能的互补和协同提升。
例如，将生物质纤维与聚合物复合，可以制备出具有高强度、高韧性和良好耐候性的复合材料。
在这种复合材料中，生物质纤维起到增强作用，而聚合物则提供了良好的加工性能和其他特定性能。
除了上述改性方法，对生物质材料的微观结构进行调控也是提升性能的关键。
研究人员通过控制生物质材料的结晶度、孔隙大小和分布等微观结构参数，能够有效地改善其力学性能、吸附性能和传输性能。
比如，通过特定的处理方法增加纤维素的结晶度，可以显著提高其拉伸强度和模量。
性能提升后的生物质材料在众多领域展现出了广阔的应用前景。
玉米芯的综合利用研究现状
玉米芯的综合利用研究现状玉米是世界上最重要的粮食作物之一，被广泛种植，其果实是我们常见的食物原料。
在加工过程中产生的玉米芯通常被视为废弃物，被随意丢弃。
随着人们对资源的重视和环保意识的提高，玉米芯的综合利用研究逐渐受到重视。
本文将对玉米芯的综合利用研究现状进行探讨，以期为玉米芯的资源化利用提供一些思路和借鉴。
玉米芯的化学成分主要包括纤维素、半纤维素、蛋白质、脂肪、灰分、维生素、矿物质等。
其中纤维素和半纤维素是玉米芯的主要成分，具有很高的利用价值。
玉米芯所含有的纤维素和半纤维素可以用于生产纸张、生物燃料、生物基材料等，被称为“黄金纤维素”，在资源的有效利用上有着不可替代的作用。
玉米芯的综合利用研究主要包括以下几个方面：1. 纤维素生产纤维素经过一系列的化学处理过程可以被提取出来，用于纸张、生物燃料等的生产。
纤维素的提取工艺是玉米芯综合利用研究的重要方向之一，其目的是实现对玉米芯的高效利用，同时也为环保事业做出了积极贡献。
2. 半纤维素的提取与利用半纤维素是一种重要的天然生物高分子，其在食品工业、医药工业和化工等领域有着广泛的应用前景。
目前，国内外对半纤维素的提取技术、改性技术、应用技术等方面进行了大量的研究，已经取得了一定的进展，但依然需要进一步深入研究。
3. 生物燃料的生产玉米芯可以通过生物质热化学转化制备生物质燃料，如生物乙醇、生物柴油等。
生物质燃料是一种清洁能源，对环境友好，对于解决能源危机、减少温室气体排放具有重要意义。
玉米芯的生物质燃料生产研究也受到了广泛的关注。
4. 生物基材料的生产玉米芯还可以用于生产生物基材料，如生物塑料、生物纤维等，具有可降解、资源可再生等优点，已经成为绿色材料研究领域的热点。
综合利用玉米芯有利于资源的有效利用和环境的保护。
玉米芯的综合利用研究也面临一些挑战。
首先是技术挑战，提取纤维素和半纤维素的技术还不够成熟，生物质热化学转化制备生物质燃料的工艺也需要进一步完善；其次是成本挑战，目前综合利用玉米芯的成本还比较高，需要进一步降低成本，提高经济效益；最后是市场挑战，生物质能源和生物基材料的市场需求还不够大，需要政府的支持和引导，促进市场的发展。
生物质材料的表面改性与应用研究
生物质材料的表面改性与应用研究随着全球对可持续发展和环境保护的日益重视，生物质材料作为一种可再生、绿色环保的资源，受到了广泛的关注和研究。
生物质材料来源丰富，包括木材、植物纤维、农作物废弃物等。
然而，这些原始的生物质材料在性能和应用方面往往存在一定的局限性，通过对其表面进行改性处理，可以显著改善其性能，拓展其应用领域。
生物质材料的表面改性是指通过物理、化学或生物方法对材料表面的结构和性质进行改变，以满足特定的应用需求。
常见的表面改性方法包括物理处理、化学处理和生物处理。
物理处理方法主要有等离子体处理、激光处理和机械打磨等。
等离子体处理能够在不改变材料整体性能的前提下，有效地改善材料表面的亲水性、粗糙度和化学活性。
例如，经过等离子体处理的生物质纤维，其与聚合物基体的相容性得到显著提高，从而增强了复合材料的力学性能。
激光处理则可以精确地控制材料表面的形貌和化学组成，为生物质材料在微纳器件领域的应用提供了可能。
机械打磨则通过增加材料表面的粗糙度，提高其与其他材料的结合力。
化学处理是生物质材料表面改性中应用较为广泛的方法。
常见的化学处理方法包括酸碱处理、氧化处理和接枝改性等。
酸碱处理可以去除材料表面的杂质和半纤维素等成分，暴露出更多的活性基团，从而提高材料的反应活性。
氧化处理，如使用双氧水、高锰酸钾等氧化剂，能够在材料表面引入含氧官能团，增强其亲水性和吸附性能。
接枝改性则是通过化学反应将特定的功能性基团或聚合物链段接枝到生物质材料表面，赋予其新的性能。
例如，将疏水的有机链段接枝到生物质纤维表面，可以使其在复合材料中起到更好的增强和增韧作用。
生物处理方法主要利用微生物或酶对生物质材料表面进行改性。
这种方法具有反应条件温和、环境友好等优点。
例如，某些微生物产生的酶能够分解生物质材料表面的木质素，改善其纤维结构和性能。
经过表面改性的生物质材料在众多领域展现出了广阔的应用前景。
在复合材料领域，改性后的生物质材料可以与聚合物、金属等形成性能优异的复合材料。
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半纤维素综合利用
用乙酸酐对半纤维素进行乙酰 化反应，能够增强半纤维素的抗 水性能。半纤维素羟基基团的衍 生化作用还可以减少半纤维素形 成强氢键结合网络的倾向，能提 高半纤维素膜的柔韧性，改性产 物可用来生产可降解的食品包装 膜。
半纤维素的综合利用
通过半纤维素羟基的酯 化来增加疏水性是一种 增加半纤维素抗水能力 的方法。半纤维素的羟 基基团衍生作用，可以 减少半纤维素形成氢键 结合的网络并且增加薄 膜的柔韧性。
疏水性的增加能提高酯化 半纤维素在塑料生产中的 应用潜力，特别是用于生 产食品工业中的生物降解 塑料和环境降解塑料、树 脂、薄膜等，还可以作为 金属螯合剂和除油剂等。
半纤维素的综合利用
国内全金英等研究了从麦草碱制 浆黑液中提取的变性半纤维素的改 性，通过羧甲基化反应，制备了羧 甲基变性半纤维素。可以通过一氯 醋酸和氢氧化钠的用量控制反应产 物的取代度。为使产品DS达到0.3 ～0.6的要求，一氯醋酸的用量为5 ～10mol/mol糖基，氢氧化钠的用 量为一氯醋酸的2倍（摩尔），经 多方药理验证，产品具有提高免疫 功能的作用，在制药行业具有广阔 的前景。
醚化剂阳离子化
将从APMP制浆废液中分离得到的半纤维 素进行阳离子改性, 并作为新型造纸增强剂 应用于造纸工业。此种阳离子半纤维素 对纸浆的物理性能具有显著的增强作用, 达 到“变废为宝”的目的。改性后半纤维素大 分 子链上具有季铵型基团, 说明半纤维素确 实发生醚化反应。阳离子半纤维素的取代度 和用量对纸浆的物理性能均有影响。阳 离 子半纤维素取代度越高, 用量越大, 阳离子 半纤维素对纸张的增强作用越明显。
半纤维素季铵化
以蔗渣半纤维素为原料，3-氯-2-羟丙基三甲基氯 化氨(CHMAC)为反应试剂、乙醇/水为反应介质，在碱 的作用下合成出水溶性好、取代度低的阳离子型半纤维 素聚合物。
结果发现通过改变反应条件可以制备出一系列白色 粉末状的取代度为0.003―0.19的阳离子型半纤维素聚 合物。
凝胶渗透色谱和热分析结果表明改性后的半纤维素 有一定程度的降解，并且热稳定性有所降低。
半纤维素结构特点
按照不同比例和不同取代基，半纤维素是由不同糖 单元组成。这些糖是D-木糖、L-阿拉伯糖、D-葡萄 糖，D-半乳糖、D-甘露糖、D-葡萄糖醛酸，4-O-甲 基-D-葡萄糖醛酸，D-半乳糖醛酸和少量的L-鼠李 糖、岩藻糖和不同的O-甲基化的中性糖。
这些结构单元在构成半纤维素时，一般不是由一 种结构单元构成一种均一的聚糖，而是由2～4种 结构单元构成的不均一聚糖。
半纤维素结构特点
纤维素即可成均一聚糖也可成非均一聚糖， 它还可以由不同的单糖基以不同的联接方式 联接成结构互不相同的多种结构的各种聚糖， 并且被定义为除去果胶物质后的碱性可溶解 的物质。在木材及非木材植物的细胞壁里半 纤维素是最复杂的组分。它们通过氢键与纤 维素联接，与木素以共价键（主要是a-苯甲 基醚键）联接，与乙酰基单元和羟基肉桂酸 以酯键联接。
半纤维素化学改性及其 综合利用研究
1
半纤维素的研究背景
2
半纤维素结构特点
3
半纤维素的化学改性
4
半纤维素综合利用
半纤维素的研究背景
半纤维素
半纤维素在植物资源中的含量仅次于纤维素 , 又因为近年来半纤维素的提取、改性及应用技 术等方面不断拓宽及进步, 使得半纤维素备受关 注。但是, 由于半纤维素结构复杂, 限制了其在 工业中的应用。例如, 大多数半纤维素具有很强 的氢键, 不易溶于水。然而, 这些缺点能够通过 改性来克服, 如氧化、水解、还原、醚化、酯化 及交联反应均可对其进行改性。因此, 半纤维素 改性及新型聚合物的特性成为半纤维素研究的 重要组成部分。
半纤维素的酯化反应
在微波辐射的作用下，以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)/氯化锂(LiCl)为均相溶剂 系统，麦草半纤维素与月桂酰氯发生酯化反应。
通过优化条件可以得到取代度为1.63的改性半纤维素，对应的反应条件为 ：木聚糖与酰氯的摩尔比是1:3，半纤维素大分子链上木聚糖与三乙胺的摩 尔比是1:2，DMAP浓度控制在5%，反应温度为78oC，反应时间为5 min。
SEM 观察表明, 酯化半纤维素A 与未酯化半纤维 表面光滑平整致密。
均相酯化改性
以12-丁基-232-甲基咪唑氯盐为反应 介质, 丁二酸酐为酯化剂, 在不加任何催 化剂的条件下对从玉米秸秆中提取的半 纤维素进行均相酯化改性。
改性后半纤维素对水溶液中金属离子 具有较好的吸附效果,由此可见, 改性后的 半纤维素具有良好的金属螯合能力。
热分析结果表明取代度低的改性半纤维素热稳定性比天然半纤维素低， 然而，取代度高的改性半纤维素的热稳定性比天然半纤维素的热稳定性有所 提高。热分析结果还显示与传统的加热方法相比，微波辐射可导致酯化反应 中聚合物轻微降解。这种酯化的半纤维素可用于食品包装或可降解薄膜。
半纤维素A的硫酸酯化
采用氯磺酸-吡啶法对苹果半纤维素A 进行硫酸酯 化改性, 衍生物的取代度为0.36, 属低取代度的硫酸 酯化。可能是由于其本身化学组成、结构的影响, 也 可能是受酯化过程温度、时间以及酯化试剂体积比 因素等影响, 其硫酸取代度较低。
半纤维素的化学改性
酯化
在半纤维酯化反应中，最为常见的是半纤维素的 乙酰化反应。通常，这类反应可于多相介质或均 相介质中完成，生成相应的不同取代度的产物。
醚化
半纤维素的羟基可与烷基化试剂反应生产半纤维 素醚。半纤维素的醚化反应，则是根据不同醚化 产品，使用各种醚化剂，如卤代物、环氧化合物 以及烯类单体与半纤维素反应而成。