本研究以玉米秸秆皮、髓、叶、鞘部位为研究对象,通过多种手段对玉米秸秆不同部位的化学组分及纤维形态进行分析研究.研究结果表明,玉米秸秆全秆纤维束含量为51.19%,杂细胞含量高.其中,玉米秸秆皮中纤维束含量最多,占全秆纤维束的47.96%,α-纤维素含量为36.99%;叶和鞘纤维束含量占比分别为22.33%、23.65%;髓纤维束含量最少,为6.06%;秸秆皮纤维数均长度为1.17 mm,长宽比最大,为80.41,髓部纤维最短,对全秆纤维贡献率最低.

为实现工业大麻秆的高附加值利用,本研究以工业大麻秆为原料,通过测定化学组分,表明其高纤维素含量(41.45%)的基本特性,证实其制备纳米纤维素的可能性.采用TEMPO-NaBr-NaClO催化氧化体系配合超声制备了氧化纳米纤维素(TCNF),并研究其在制备过程中各阶段的形貌、化学结构、结晶度及热稳定性.结果表明,以工业大麻秆为原料制备的TCNF,其直径均匀分布在3～6 nm,保留了纤维素典型的Ⅰ型结构,结晶度为50.8%,具有较好的热稳定性.

本研究通过硫酸水解、超声和TEMPO(2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物)氧化3种处理方法分别制备了纳米纤维素(CFR-CNC、CFR-CNF和CFR-TNC)及相应薄膜,对纳米纤维素微观形态、结晶度、热稳定性和化学结构进行了表征,同时比较了纳米纤维素薄膜的形态和机械性能.结果表明,3种纳米纤维素具有不同的长宽比(29.2、163.7、132.2)和结晶度(62.5％、52.8％、43.9％).红外光谱图表明,3种纳米纤维素的纤维素分子结构并未改变,且CFR-TNC成功引入羧基.3种纳米纤维素薄膜中,CFR-CNF薄膜具有较高的拉伸强度(36.6 MPa),CFR-CNC薄膜具有较好的抗形变能力,并且3种薄膜均具有良好的透光性.

以玉米秸秆为原料,研究玉米秸秆皮、髓纤维素的性质.玉米秸秆皮、髓分别用苯-醇抽提后,进一步用亚氯酸钠在酸性环境下脱除木质素,最后用氢氧化钾脱除多戊糖,得到玉米秸秆皮、髓纯化纤维素.结果表明,秸秆皮中纤维束排列更整齐紧密,秸秆皮和髓化学组分相似.从秸秆皮、髓得到的纯化纤维素得率分别为38.9％和38.2％,其中α-纤维素含量为87.5％和82.4％,绝大多数多戊糖和木质素被脱除.秸秆皮、髓纯化纤维素的晶型结构仍为纤维素Ⅰ型,结晶度由纯化前的51.2％和30.4％提高到67.7％和42.1％;纯化纤维素的起始分解温度和最高分解温度相对于秸秆皮、髓均提高,热稳定性优于玉米秸秆皮、髓.

采用单因素实验法和响应曲面法,以杨木碱浸渍废液的木质素去除率和B/C为评价指标,探究了漆酶与杨木碱浸渍废液在充氧条件下的最佳作用条件.单因素实验通过设置多个实验梯度确定因素最佳范围,再在最佳范围内每个因素设置3个水平进行响应曲面分析,探讨了漆酶投加量、反应温度、反应时间3个因素对处理效果的影响,从而确定出最佳作用条件.实验结果表明,最佳作用条件:漆酶投加量157 U/L,反应温度37℃,反应时间4.56 h,在此条件下,预测木质素去除率为42.66％,B/C为0.758;验证实验得到的木质素去除率为43％,B/C为0.75,与预测值偏差不超过1.06％,优化结果可信.各因素对木质素去除率和B/C影响的大小顺序为漆酶投加量>反应时间>反应温度.