生物质炼制

生物质炼制

1．基本情况

以农林生物质高值转化利用为目的，主要开展木材无损检测、珍稀树种鉴定、主要组分高效清洁分离及转化为功能材料研究与技术开发。拥有国家发明专利授权15项，并在多家企业建立了科研协作及成果转化基地。

2.研究成果

（1）木材无损检测技术

农林生物质资源的高值化利用是当今国际关注的热点问题，然而，目前农林生物质因细胞壁顽抗性导致转化利用成本高，生物基化学品和材料仍无法实现大规模生产，针对上述制约生物质产业发展的瓶颈问题，团队创新性地提出了一种纤维细胞壁超微结构原位无损检测技术，分析细胞壁各层及亚层主要组分区域化学分布；纤维原料形态学分析，包括纤维长度、宽度、长宽比、壁腔比、杂细胞含量等检测。

本技术的优点是不采用任何化学试剂染色处理，能够在不破坏细胞壁结构的情况下，原位检测细胞壁中主要组分木质素及碳水化合物浓度分布规律，利用自主研发的大数据分析软件分辨细胞壁超微结构各层及各亚层的区域化学特点，可用于木材无损检测、珍稀树种鉴定及文物保护研究。

（2）农业秸秆主要组分预处理及高效分离技术

采用固体酸催化绿色溶剂预处理农作物秸秆脱除木质素，进一步采用碱性氧基清洁分离技术，分别得到三种主要组分（纤维素、半纤维素与木质素），在保证三者基本化学结构不变的前提下，获得高产率、高纯度的纤维素、半纤维素及木质素。该技术的优点是处理过程清洁高效，固体酸可以多次循环利用，分离的木质素及半纤维素纯度均超过93%，同时，分离的三大素可以进一步转化为纸浆、纤维素乙醇、低聚木糖、碳纤维等产品。

（3）纤维素功能材料制备技术

利用自主研发的机械/化学法制备了纳米纤维素，并在此基础上制备了纤维素膜、微球、凝胶及水溶性纤维素醋酸酯材料。首先利用纳米纤维素具有高硬度、高模量和亲水性等特点，将其经过硅烷偶联化改性，原位接枝聚丙烯酸制备了高强度凝胶材料，制备的纳米纤维素复合凝胶材料不仅具有较高拉伸强度（＞350kPa）、断裂伸长率(＞1100%)和溶胀度（＞500倍），还具有显著的温敏性和离子响应能力，具备作为药物缓释材料的条件。制备的纤维素微球具有多孔性且其密度可以达到0.03–0.07 g/m³，可以广泛用于有机及染料等废水的处理；同时，利用一步法制备了高聚合度及低取代度的水溶性纤维素醋酸酯，其具有较好的增稠及分散的能力；此外，利用纳米纤维素制备了具有生物相容性的聚乙二醇材料，解决了抗菌材料不耐水洗、分散性差的问题，在制浆造纸、林业工程、生物医药、食品包装等领域具有广泛的应用价值。

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