过氧化物酶催化磺化木质素的工艺、机理及吸附特性研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21576106
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0816.资源、环境与生态化工
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Lignin is a second biopolymer only to cellulose in plants. Alkali lignin coming from Alkali lignin is the main component of alkaline pulping black liquor which accounts for about 90% pulping waste liquor. However, the poorer solubility in water and lower molecular weight limit its practical application. The most commonly modified method to endow alkali lignin with good water solubility and better physicochemical properties is to introduce sulfonic group in alkali lignin by sulfonation and further increase its molecular weight via chemical polymerization. In chemical polymerization process need to add more chemical raw materials, and more important than the molecular weight of sulfonated alkali lignin is lower, which restricted the performance improvement and widely application of sulfonated lignin as macromolecule surfactant.. Alkali lignin was used as raw material in this project, and a novel technology to prepare sulfonated lignin with high molecular weight by mean of combining sulfonation with enzyme catalysis was investigated. Technological conditions were further optimized by studying the influence of reaction conditions on structural characteristics and microstructure of the product including its sulfonation degree and molecular weight. The relationship between molecular structure and adsorption characteristic of enzyme catalyzed sulfonated alkali lignin was established by investigating the adsorption characteristic of sulfonated alkali lignin at the solid-liquid interface. The interaction mechanism between sulfonation and enzyme catalysis, and enzyme catalysis mechanism of sulfonated alkali lignin were discussed by molecule simulation calculation and lignin model compounds with different molecular configurations and different attended modes. These results can also provide new ideas and technical support for developing green technology for polymers of lignin and high values-added lignin products.
木质素是植物中含量仅次于纤维素的聚合物,来自造纸制浆过程的碱木质素存在着亲水性差、分子量低等问题,通过磺化及聚合反应接入磺酸基、增大分子量是赋予其水溶性和优良物化性能最常用的方法。由于化学聚合反应过程中需加入较多的化工原料,得到的磺化木质素分子量也偏低、成为制约磺化木质素系高分子表面活性剂性能提高和广泛应用的瓶颈。.本项目以碱木质素为原料,首次采用磺化-酶催化相结合的技术路线制备高分子量磺化木质素,研究反应条件对产物磺化度、分子量等结构特征和微结构的影响,进一步优化工艺;研究其在固液界面上的吸附特性,建立酶催化磺化木质素的分子结构与吸附特性构效关系。采用具有不同结构特征和连接方式的木质素模型物和分子模拟计算阐明磺化-酶法催化相互影响机制及酶催化磺化木质素的作用机理。研究结果还可为木质素系高分子聚合物的“绿色”改性及工业木质素高附加值的应用提供新的思路和技术指导。

结项摘要

木质素是仅次于纤维素的第二大可再生资源。在制浆过程中植物中的木质素变成碱木质素溶解于黑液,成为黑液的主要成分。目前,超过90%的黑液浓缩后烧掉或直接排放,既浪费资源,又污染环境。要实现黑液的资源化高效利用必须对碱木质素进行改性以提高其性能,但由于碱木质素结构复杂、分子量分布宽、反应活性低等原因,导致对其进行改性并高效利用成为了一个世界级的难题。.针对碱木质素改性和黑液资源化高效利用中存在的科学问题和关键技术进行了深入研究,研究了碱木质素的预处理技术、预处理技术对碱木质素磺化反应活性的影响; 揭示磺甲基化反应对HRP催化聚合效果的影响;研究了辣根过氧化物酶对不同来源的碱木质素磺化反应活性和聚合程度的影响、辣根过氧化物酶对不同分子量级份的碱木质素磺化反应活性和聚合程度的影响;探索了辣根过氧化物酶改性磺甲基化碱木质素用于苯胺化学氧化聚合和导电纸的制备过程研究,揭示了木质素模型物的制备及酶催化活化磺化木质素机理。在此理论指导下,发明了高磺化度高分子量的木质素两亲聚合物的新技术。针对水泥、煤和农药等颗粒亲水性的不同及与木质素吸附作用力的差异,建立了制备木质素系混凝土高效减水剂、水煤浆分散剂和农药分散剂的技术路线与应用方法,成功制备了木质素系混凝土高效减水剂、水煤浆分散剂及农药分散剂等系列产品,其性能超过国内外同类产品,共开发了3个系列产品,在吉林华威友邦、广东瑞安、深圳诺普信等高新技术企业推广应用;大幅度提高了工业木质素利用的技术水平,促进了我国造纸制浆工业的节能减排和循环经济的发展。本成果共申请中国发明专利授权14件;发表SCI收录论文17篇;培养博士研究生3人,培养硕士研究生7人,获得中国发明专利优秀奖两件。

项目成果

期刊论文数量(18)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(14)
Effect of Molecular Weight on the Reactivity and Dispersibility of Sulfomethylated Alkali Lignin Modified by Horseradish Peroxidase
分子量对辣根过氧化物酶修饰磺甲基化碱木质素反应活性和分散性的影响
  • DOI:
    10.1021/acssuschemeng.8b02826
  • 发表时间:
    2018-11-05
  • 期刊:
    ACS SUSTAINABLE CHEMISTRY & ENGINEERING
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Ding, Zixian;Qiu, Xueqing;Yang, Dongjie
  • 通讯作者:
    Yang, Dongjie
Preparation of Flexible and Conductive Lignosulfonate-polypyrrole Paper by Self-assembly Polymerization
自组装聚合制备柔性导电木质素磺酸盐-聚吡咯纸
  • DOI:
    10.7503/cjcu20180122
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Chemical Journal of Chinese Universities
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Huang Wenjing;Ding Zixian;Qiu Xueqing;Yang Dongjie
  • 通讯作者:
    Yang Dongjie
Etherification to improve the performance of lignosulfonate as dye dispersant
醚化提高木质素磺酸盐作为染料分散剂的性能
  • DOI:
    10.1039/c6ra12173j
  • 发表时间:
    2016-07
  • 期刊:
    RSC Advances
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Yu Lixuan;Yu Jue;Mo Wenjie;Qin Yanlin;Yang Dongjie;Qiu Xueqing
  • 通讯作者:
    Qiu Xueqing
Laccase and Xylanase Incubation Enhanced the Sulfomethylation Reactivity of Alkali Lignin
漆酶和木聚糖酶孵育增强了碱木质素的磺甲基化反应活性
  • DOI:
    10.1021/acssuschemeng.5b01291
  • 发表时间:
    2016-02
  • 期刊:
    Acs Sustainable Chemistry & Engineering
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Zhou Haifeng;Qiu Xueqing;Yang Dongjie;Xie Shaoqu
  • 通讯作者:
    Xie Shaoqu
Preparation and Characterization of pH-Responsive Lignin-based Colloidal Spheres
pH 响应性木质素基胶体球的制备和表征
  • DOI:
    10.7503/cjcu20160826
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Chemical Journal of Chinese Universities
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Li Yuanyuan;Yang Dongjie;Qiu Xueqing
  • 通讯作者:
    Qiu Xueqing

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

辣根过氧化物酶改性木质素磺酸钠的结构特征及吸附分散性能
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    高等学校化学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    周海峰;杨东杰;邱学青;伍晓蕾
  • 通讯作者:
    伍晓蕾
不同相对分子质量的蔗渣木质素磺酸镁对水泥砂浆性能的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    新型建筑材料
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    付尽国;邱学青;张智;杨东杰
  • 通讯作者:
    杨东杰
The influence of laccase modification on the adsorption of lignosulfonate
漆酶修饰对木质素磺酸盐吸附的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    Advanced Materials Research
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    周海峰;杨东杰;白孟仙
  • 通讯作者:
    白孟仙
酶解木质素吸附脱除糠醛和5-羟甲基糠醛等发酵抑制物
  • DOI:
    10.13550/j.jxhg.2014.06.061
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    精细化工
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    楼宏铭;刘红艳;吴舜;邱学青;杨东杰
  • 通讯作者:
    杨东杰
接枝磺化木质素高效减水剂的配伍性能研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    精细化工
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘青;邱学青;杨东杰;邓国兴;楼宏铭
  • 通讯作者:
    楼宏铭

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

杨东杰的其他基金

高比容量木质素微介孔炭的原位活化构建及微结构调控机制
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    54 万元
  • 项目类别:
    面上项目
高比容量木质素微介孔炭的原位活化构建及微结构调控机制
  • 批准号:
    22278155
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    54.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
木质素无机杂化纳米颗粒的自组装构建及应用基础研究
  • 批准号:
    21878114
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    66.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
酶法活化对碱木质素的结构修饰和化学反应活性的影响研究
  • 批准号:
    21176096
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
木质素磺酸盐的团聚结构及其表面物化性能的研究
  • 批准号:
    20676040
  • 批准年份:
    2006
  • 资助金额:
    30.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
关闭
close
客服二维码