木质素纤维范文1
【Abstract】Aimed at the shortages of additive equipment for methyl cellulose currently applied to asphalt mixing plant, the defects and problems such as irrational structure of fiber blowing device were reformed in combination with experience. The practice shows that the reformed equipment works in shorter time, higher precision and efficiency.
【关键词】木质素纤维投放机；优化设计；控制模块；计量
【Key words】additive equipment for methyl cellulose; optimization design; control module; measurement
中图分类号：U415.5 文献标志码：B 文章编号：1000-033X(2012)01-0075-03
0 引言
生产沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA）必须采用纤维稳定剂，而近年来中国铺筑的一些SMA道路工程，大多数都是以人工直接投入方式来添加纤维的。人工添加方式的缺点是无法保证纤维及时足量的投入，如果人工投放纤维不及时，预先加工成一定量包装的塑料小包纤维就可能分散不均；如发生漏投，则可能造成铺筑的SMA表面出现小面积油斑［1-2］，油斑往往是玛蹄脂部分缺乏纤维或纤维成团没有充分分散的结果。为了避免人工投入的弊病，使用机械投入纤维就显得十分必要［3-6］。为此，笔者的单位在购置一台进口4000型沥青搅拌站的同时也配备了国产的纤维投放机。使用效果表明，使用投放机后纤维投放质量得到较大改善。纤维的净投放时间经实测需18 s，为了将纤维充分拌匀，拌和机的干拌时间则需设置为25 s。每个拌和周期为70 s，周期过长将使拌和机的生产效率大大降低，并带来能耗的增加，石料与拌缸的干摩擦将造成搅拌叶片和拌缸衬板的加速磨损。
针对上述纤维投放机械存在的设计上的不足，本文对目前国内沥青混凝土搅拌站配套使用的纤维添加设备进行了调研和分析，并对原纤维投放设备进行了改进和优化［7］。
1 纤维添加设备与沥青搅拌站匹配现状
通过调研，目前国内搅拌站配套使用的纤维添加设备普遍存在着以下问题。
（1） 施工企业专门定制纤维添加设备。由于各施工企业所拥有沥青搅拌站的品牌和结构不同，纤维添加设备的整体结构也各有不同，因此企业需要专门定制纤维添加设备，但定制的设备购置成本较高，且不具备普遍适用性。
（2） 购买具有纤维添加专用设备配置的进口沥青搅拌站。企业在最初采购搅拌站时，就选取购买具有纤维添加专用设备配置的进口沥青搅拌站，但价格昂贵。大多数进口沥青搅拌站生产厂家并不生产专用的纤维添加设备，需另外购配，但购配的纤维添加设备与原搅拌主机控制系统并不配套。
（3） 国内生产销售的纤维添加设备大多数不是沥青搅拌站生产厂家生产的。这些产品模式单一，不能与每一台沥青搅拌站合理匹配，虽能实现纤维投放的功能并保证质量，但投放效率较低，不能满足用户节省燃料成本、提高生产效率的要求。
2 原木质素纤维投放机概况
笔者单位进口的4000型沥青拌和楼配套的是国产的GFAD2000型粒状木质纤维添加设备。储料仓内的木质素纤维经计量螺旋输送到计量称斗内，由称重传感和计量仪表控制计量重量，旋转阀在生产过程中与拌和楼同步将计量斗内计量完毕的纤维素排出，再由风机经长管道吹送入拌缸完成一个工作循环。
原设备的控制系统采用的是三菱的FX1N-24MR PLC模块，计量控制器采用UNI800B计量仪表，在控制面板中设置有手动和自动控制转换开关。由于采用称重传感器计量方式，计量精度较高，可实现同时与拌机联机并与拌和生产同步投放。经使用发现，木质纤维投放设备在生产过程中存在以下缺陷和不足。
（1） 计量螺旋容易堵塞，导致生产中断，清理需花费大量时间，影响生产。同时由于中断了生产的连续性，对混合料的产品质量会造成一定影响。
（2） 投放时计量斗排放速度慢。为了保证SMA沥青混合料的质量，木质纤维投放时间较长时，只能相应地增加干拌时间。实测投放过程约需18 s，极大地延长了生产拌和周期（约为70 s），使拌机的产能大打折扣。
（3） 报警功能不全。当拌机向木质纤维素投放设备发出投放信号时，如果此时还没完成纤维素的计量，由于没有报警信号，在操作人员没注意的情况下就会很容易造成漏加木质纤维素，从而使拌和出的产品不合格，造成较大浪费。
鉴于原购置的纤维投放设备在设计上存在的缺陷以及与沥青搅拌站匹配不合理等状况，我们对原纤维投放设备进行了彻底改造和优化设计（图1）。改造后纤维净投放时间缩短到8 s以内，达到国外同类设备的先进水平。
3 结构的优化设计
3.1 输送流程优化设计
在新的改造方案中，生产时先将储料仓中的木质素纤维由旋转阀排放出来，被吹送风机吹送到拌机主楼的集料装置中，经计量输送螺旋送入计量斗完成计量以备用。当拌机发出投放信号时，计量斗的排放蝶阀打开，纤维直接从计量斗排入拌缸。我们将原投放设备设置在地面上的纤维计量斗改装到拌和楼二楼拌缸的侧上部，增加风力助吹投放功能。当投放纤维时，由于减少了原来经旋转阀排放和风机吹送以及管道输送等多个环节，从而大大缩短了纤维的投放时间。
3.2 增设旋风分离器
由于吹送到拌机主楼的是气固两相的混合物，这就需要在拌机主楼上添加一个气固分离装置，分离出气体和木质纤维。而旋风分离器结构比较简单，体积较小，且其分离的效率高，因此我们加装了一个旋风分离器。当气、固两相流进入分离装置时，木质纤维借离心惯性力被甩向器壁面后分离下沉，气体则经分离器上部的排气管排出。旋风分离器安装在拌机四楼的平台上，离地面高度约为12 m，原配吹送风机可以把木质纤维吹送到这个高度。
3.3 加装中间储存仓和微型料位计
为了保证单次计量过程的连续性，以提高计量精度，需在计量螺旋输送器前设置一个小容量的中间储存仓。日工NBD-320型搅拌机的最大单次拌和量为4 000 kg，如按0.3%的添加量，则单次木质纤维计量为12 kg。在旋风分离器下部加装一个中间储存仓，并在储存仓上加装微型料位计，通过料位计的检测来保证中间储存仓内木质纤维量大于12 kg。当料位计检测到中间储仓内料位低时，就将信号反馈给控制系统，控制系统便启动木质纤维吹送系统。在吹送过程中，当控制系统接收到料位计检测到有料的信号时，继续吹送木质纤维几秒钟，再次确认信号后停止吹送，这样可以防止料位计的误动作导致吹送系统频繁启停，同时保证中间储仓内有足够的料满足单次计量。
3.4 弹性输送螺旋
为解决原螺旋输送器经常发生堵塞的问题，改用了弹性输送螺旋。螺旋内部采用柔性弹簧作为导料机构，相对于原来叶片式的输送器，这种螺旋具有不易堵塞、直径小、计量精度高的优点。同时，在计量过程中也不会因柔性弹簧对粒状木质纤维素产生剪切研磨作用，而导致产生粉末状纤维。
4 控制系统的优化
4.1 控制模块的修改
在控制系统方面，采用原有的三菱的FX1N-24MR PLC模块和UNI800B计量仪表，并对控制系统进行相应的修改，PLC的端口分配如图2所示.。
24MR模块共有14个输入点，原控制系统已全部分配利用，由于增加了一个旋风分离器上的料位计，需加入其信号参与控制。经分析研究，原UNI800B的称重控制仪表共占用了X13、X14、X15三个输入点，其中X13主要是用于有两种计量速度的计量系统，因本系统只有单个计量速度，所以可以把X13分出来给高位的料位计。24MR模块共有10个输出控制点，其中原控制系统中8个已分配使用，所以用Y10输出点作为旋风分离器料位计状态指示输出。Y11则接多一个蜂鸣器作为报警输出，实现报警功能。整个电气改造是在原控制系统的设计基础上，作了部分改动。控制箱操作面板的布局和各个按键、指示的定义也没有改变，只在面板上增加了一个料位的状态指示灯及报警的蜂鸣器，做到了尽量少的改动。
4.2 24MR模块的控制程序的重新编写
经过机械和电气布线改动以后，由于木质纤维投放设备的工作流程已经完全不同了，所以必须重新编写24MR模块的控制程序。新的控制程序按功能主要可以分为两个部分：维持木质纤维临时储仓内有料的控制部分和同步计量、投料部分。在第一部中，当PLC模块接收到料位计发来的料空信号时，延时确认后就启动纤维吹送程序，依次延时启动风门、旋转阀，木质纤维经风机和吹送管道吹入旋风分离器分离出木质纤维和空气。当料位计检测到临时储仓内有料时就发出信号，PLC经延时确认后，依次延时停止旋转阀、风门。经过这个过程自动不断的循环，就能一直保持临时储仓内有足够多的木质纤维满足计量要求。因为吹送的高度达到12 m时，吹送的速度会有所降低，而旋转阀的排料速度较大，所以在实际使用过程中会出现来不及吹上去的木质纤维堵塞吹送管道的问题。经研究试验后，通过修改程序将吹送过程中的旋转阀设定为间歇工作方式，即工作4 s后停止工作4 s，这样就可以防止在短时间内吹送管道内积聚太多的料，有效地解决了堵塞问题，同时又可以满足生产需求。
4.3 同步计量
在同步计量方面，主要由UNI800B智能称重仪表的IN1端发出计量信号，PLC控制开启计量输送螺旋，将临时储仓内的木质纤维导入计量罐，当接近计量目标值时，仪表就会自动进行落差修正，停止计量输送螺旋。完成一个计量过程后，当拌机向投放机发出木质素纤维投放信号（K6）时，PLC控制称斗排放（Y3）输出，打开排放蝶阀，木质素纤维便可直接投入到拌缸。UNI800B仪表检测到纤维排空后，再次发出计量信号，PLC关闭蝶阀，进入下一个计量、投放循环。
4.4 报警功能设置
上述同步计量中的程序是自动控制过程，在程序优化设计中，跟原系统一样保留了手动功能，同时增加了报警功能。主要是增加了生产过程中未投木质素纤维及其投放时间过长的两项报警功能。当拌机发送来投料信号时，如果此时纤维机由于储仓无料还没完成木质素纤维的计量，而且没有人为采取措施，就会造成这一次拌出的成品料中没能添加木质素纤维而成为废料。增加了报警功能后，当PLC检测到储仓无料时，便可控制蜂鸣器发出警报以提醒操作人员检查并采取相关措施。同时，当PLC检测投料过程的时间超过10 s时，控制蜂鸣器便发出警报，提醒操作人员延长干拌时间，以保证沥青混合料的质量。
5 结语
（1） 通过对原配置的木质素纤维投放设备在结构和控制系统等方面进行优化设计和改造，经实际使用证明，木质纤维的计量准确，与拌机同步精确，故障率低，自动化程度高。木质纤维的投入所需时间缩短至3～8 s，拌机每拌和一次的周期由改造前的70 s缩短为59 s，生产效率提高了约18%。
（2） 改变了现有市场上销售的纤维投放专用设备不适应不同品牌和类型的搅拌站且投放效率低的结构设计问题。
（3） 优化设计出投放流程更科学合理、计量更准确、投放效率更高的纤维投放专用设备。生产效率和质量达到国外同类设备先进水平。
（4） 经与日工4000型搅拌站配套生产验证，改装后的纤维添加设备完全满足生产SMA沥青混合料中木质纤维素的添加要求。在广州迎亚运道路升级改造工程施工期间，生产了大约20万t高品质的SMA沥青混合料，实践证明这种方法是可行的。
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木质素纤维范文2
【关键词】木质纤维；SMA面层；影响
中图分类号：TS721文献标识码： A
一、前言
近年来，由于道路工程的不断壮大，木质纤维的使用问题得到了人们的广泛重视，道路工程一旦发生失误，势必将造成不可弥补的严重恶果。虽然一些我国在此方面取得了一定的成绩，但在实际的施工过程中依然存在一些问题和不足需要改进的地方，在经济突飞猛进的新时期，加强木质纤维对SMA面层的影响分析，对我国道路工程有着重要意义。
二、木质纤维的组成
木质纤维俗称为木质素纤维,而国外称为cellulose fiber,德国的JRS公司的木质纤维是直接由木材加工而制得木质纤维,美国INTERFIBER及国内各生产单位主要是对各种纸类进行加工而制得木质纤维。不管生产原料有何不同,但是木质纤维最终都是以纤维素为骨架,以半纤维素和木质素作为填充或粘结物的一种天然有机高分子化合物。纤维素的化学式(C6H10O5)n,n是重复的糖单元数量或聚合度DP,大多数造纸纤维的加权平均聚合度为600-1500。纤维的结构示意图如图1,其重复单元实际上是两个联在一起的葡萄糖酐单元称之为纤维二糖(C12H22O11)。组合纤维素时的聚合连接作用,使链型呈伸展状态,因此纤维分子适于联合成较长的链段,增大了结合强度,这是纤维素物质具有高强度的原因所在。
半纤维素是五种不同糖类的聚合物,即葡萄糖、甘露糖、半乳糖、木糖和阿拉伯糖。根据植物品种的不同,这些糖类和糖醛酸形成各种聚合物结构,有些与植物的纤维素相联,有些与木质素相联。
木质素的主要作用是组成胞间层,这是纤维粘结在一起的胞间物质,另外木质素还存在于纤维的其余截面内。木质素的化学组成非常复杂,其结构主要由由苯丙烷结构单元通过醚键和碳-碳键联结而成的复杂的、无定型的三维空间结构,在酸作用下难以水解的高分子无定型物质,其主要单体为香豆醇(coumaryalcohol)、松柏醇(coniferylalco-hol)和芥子醇(sinapylalcohol)。
三、木质纤维在SMA结构中的作用
路用纤维在SMA结构中是不可缺少的稳定剂。目前经常使用的纤维稳定剂有3种:木质纤维、矿物纤维和聚合物有机纤维。由于矿物纤维不利于劳动保护和环境保护,聚合物有机纤维的价格昂贵,因此通常采用木质纤维作为SMA的稳定剂。木质纤维是天然木材经过化学处理得到的有机组合物,在化学处理过程中,木质素和大部分纤维被分解,惰性最大的纤维素留了下来,属于化学性能非常稳定的中性物,对人体无害,不影响环境,不造成公害。木质纤维在SMA结构中有4点主要作用。
1、分散作用
木质纤维在高温下能很好地与沥青、集料组成沥青玛蹄脂结合料,均匀分散在集料之间,也就是均匀地包裹在集料表面,提高了集料的嵌挤性能。
2、加筋作用
木质纤维呈棉絮状,平均纤维长度达1100μm、厚度在46μm,在混合料中以三维分散存在,起到了加强筋的作用,增加了沥青与矿料的粘附性,提高了集料之间的粘结力。
3、吸附及吸收沥青的作用
一般木质纤维具有本身质量5倍~8倍的吸油量,在SMA混合料中不仅表面可吸附沥青,而且内部也可吸收沥青,使沥青用量增多,沥青油膜增厚,提高了混合料的耐久性。
4、稳定作用
木质纤维使沥青膜处于比较稳定的状态,在冬季低温下,由于木质纤维较高的沥青吸附性和加筋作用,路面不易出现裂缝;在夏季高温下,由于木质纤维较高的吸油性,能承受沥青热膨胀余量,路面不致产生泛油现象。
四、木质素纤维对SMA的评价方案
1、原材料
沥青选用90#埃索沥青,SBS改性剂,矿料选用西安蓝田安山岩,矿粉选用磨细的石灰石粉。级配采用SMA-13规范中值。选用几种木质素纤维,包括国产的和进口的纤维。
2、评价试验
（1）木质纤维的比选及最佳掺量的确定
本试验选用5种木质纤维样品,先进行不同纤维拌和效果试验。
试验室研究和工程经验都表明,纤维能否均匀地分散在沥青混合料中是纤维能否发挥作用的关键。为检验不同纤维的分散性能,进行如下试验:首先将配好的矿料(一个试件,大约1250g)加入搅拌锅内,然后放入一定量的纤维(混合料的0.3%左右),在175℃±3℃条件下干拌60s,观察纤维的分散状态。然后加入沥青,观察纤维的分散情况。经过观察,有三种纤维干拌后,颜色与混合料相似,已基本分散,戴手套摁混合料表面粘有1~3mm小团。加沥青后,混合料看上去显得干涩。可判断纤维吸油较多。其它两种干拌后分散性较差,加沥青后混合料显得富油,不能确认颗粒是否分散,吸油能力差,对纤维颗粒是否充分分散有怀疑。最后确定取前三种纤维做下一步试验。
通过混合料的析漏试验,以纤维的吸油性能作为评价标准来确定最优质的木质纤维。混合料的析漏试验根据规范的规定进行,混合料均采用相同的级配SMA-13,其集料级配组成见表1。
根据经验值采用6.3%的油石比用油量,由所选3种木质纤维的特点,采用较高的用量0.5%(纤维与集料之比)来进行评价,试验结果见表2。
从表2可以看出,木质纤维B的吸油性能明显优于木质纤维A与木质纤维C,因此通过本试验确定采用木质纤维B进行进一步评价试验。采用相同的级配,相同的油石比用油量,纤维分别采用0.4%、0.6%、0.8%、1.0%(纤维与集料之比)的掺加量,进行了析漏试验,试验结果见表3和图1。
从图1可以看出,纤维掺量从0.4%增加到0.6%时,析漏损失明显减少,并且远小于规范规定的析漏损失小于0.2%的要求,表明采用0.6%的纤维掺量是比较合适的,而当纤维掺量增加到0.8%和1.0%时,析漏损失减少幅度并不明显。综合析漏试验结果及经济考虑,确定纤维掺量0.6%(纤维与集料之比)为最佳掺量。
（2）掺加不同木质纤维的试验结果及分析
通过马歇尔试验确定,以6.3%的油石比作为最佳用油量,采用90#埃索基质沥青进行车辙试验。所采用试验纤维的用量为0.6%,同时采用某国产木质纤维和德国某进口木质纤维进行对比试验(用量均为0.3%),通过车辙试验评价抗车辙能力。车辙试验结果见表4。
从车辙试验结果可以看出,在纤维掺量为0.6%时,试验纤维的抗车辙性能优于进口木质纤维,比国产木质纤维的抗车辙性能要差,但抗车辙性能没有本质的差别。在以前对进口木质素纤维的评价中也发现,同为进口木质纤维,其性能有很大的差异。这再一次表明目前对木质纤维的性能评价要有足够的重视,应制定合适的评价方法,进行正确的性能评价。
（3）掺加新型纤维的SMA与普通及改性沥青混合料高温性能对比分析
加入试验纤维B的SMA混合料还与普通级配混合料及使用改性沥青的混合料的抗车辙性能进行了比较,采用AC-13级配,成型了普通沥青混合料与SBS改性沥青混合料,进行了车辙试验,结果见表5。
从表中可以看出,试验纤维SMA混合料的抗车辙性能明显优于AC沥青混合料,但与SBS改性沥青的抗车辙性能相比,还有一定差距。因此建议在使用纤维时,应配合使用性能良好的改性沥青,以进一步提高混合料的抗车辙性能。
五、我国木质纤维产品的发展方向
木质纤维是一种天然多孔性有机纤维,通过吸收吸附沥青,增加沥青粘度,提高沥青结合料与集料的粘结力,增加沥青膜厚度,提高沥青混合料的柔韧性,从而达到防止或减少"泛油"现象。因此，在木质纤维产品的后续生产中，要确保木质纤维计量准确、分散充分、拌合均匀、防止油斑，提供优质的SMA混合料。提高沥青路面的抗水害性、抗裂性能及抗车辙能力,延长沥青路面的使用寿命,提高沥青路面的耐久性。
六、结束语
通过对木质纤维对SMA面层的影响问题分析，进一步明确了木质纤维的使用在SMA面层的应用的方向。因此，在道路路面工程领域的后续发展中，要不断提高木质纤维在SMA面层的影响分析，确保人们生活的有序进行，促进道路工程领域的发展。
参考文献
[1]韩跃新 路用木质纤维制备方法 中国专利 2003年
[2]陈晓龙 颗粒状路用木质纤维的制备 矿冶 2003年
木质素纤维范文3
1．1试验材料采集
选取来自安徽省、江西省和上海市的水稻秸秆、玉米秸秆、油菜秸秆和棉花秸秆共计127个样品，不同地块或不同品种的样品记作不同的样品。根据当地种植区域分布及样品种类选择采样点，保证采样科学、具有代表性，采集不同品种的样品以保证实验数据适用于本样品的全部品种。水稻秸秆、玉米秸秆、油菜秸秆和棉花秸秆采集分布如表1所示。样品采集时间选择在该作物的收获期，在每个地块根据地形科学布点，每个样品采集3～5kg，使用已做好标记的绳子将样品捆扎结实;同时，完成现场记录表的填写，将样品的采集时间、地点、样品品种、种植方式、收获季节等信息记录完整。
1．2试验材料制备
将采集好的秸秆按种类分类标记，风干后使用枝桠粉粹机(福轮力特112M－4)进行粗粉，得到粗粉样品放入45℃烘箱中烘干;然后用中药粉碎机(大德药机DFY－500)中进行细粉，细粉样品再经40目筛分(粒径＜0．63mm);样品制备完成后装于自封袋中，做好标签，放在干燥器中保存，用于试验测试。
1．3试验方法
以制备好的秸秆粉末样品为原料，采用四分法选取50g样品进行纤维素(cellulose)、半纤维素(hemi-cellulose)、木质素(lignin)、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维及粗蛋白等化学性质的测定。各指标的测定多采用国家标准、美国材料与试验协会ATSM标准和AOAC国际标准。对水稻秸秆、玉米秸秆、油菜秸秆和棉花秸秆进行化学特性测定，各指标测定标准如表2所示。1)纤维素、半纤维素:纤维素是由葡萄糖组成的大分子多糖，半纤维素是由几种不同类型的单糖构成的异质多聚体。这些糖是五碳糖和六碳糖，包括木糖、阿拉伯糖、半乳糖和甘露糖等。本测试采用高效液相色谱(Waters1515－2414)法通过测量糖的含量来测定纤维素和半纤维素的含量。2)木质素:采用紫外分光光度法测得酸性可溶性木质素，用灼烧法(575℃)测差重得到不可溶性木质素、木质素的总含量及两部分的总和。3)中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维:用纤维测定仪测定。4)粗蛋白:用凯氏定氮仪测定。
1．4试验仪器
枝桠粉碎机、中药粉碎机、天平、VELP纤维测定仪FIWE6、烘箱、马弗炉、Waters1515－2414高效液相色谱仪、UV－1800型紫外分光光度计、凯氏定氮仪等。1．5数据分析方法采用MicrosoftExcel2010、IBMSPSSStatistics20单因素方差分析等方法。
2结果与分析
2．1纤维素、半纤维素和木质素含量变化
纤维类物质包括纤维素、半纤维素和木质素。纤维类物质含量的高低可以作为生物质能原料选择的重要依据。图1为水稻秸秆、玉米秸秆、油菜秸秆和棉花秸秆的纤维类物质含量。由图1可知，4种秸秆之间纤维素、半纤维素和木质素的含量差异显著。根据试验，可以得出水稻秸秆、玉米秸秆、油菜秸秆和棉花秸秆的纤维类物质的含量范围如下:纤维素23%～53%、24%～41%、21%～34%、23%～44%，半纤维素10%～26%、18%～26%、9．7%～38%、11%～20%，木质素14%～33%、22%～32%、17%～19%、41%～46%。其中，纤维素和半纤维素含量与文献报道中的范围一致［7］。由于秸秆中的木质纤维素含量较高，不能被厌氧菌有效地降解，相对于畜禽粪便等易消化的物料，秸秆制取沼气技术要困难得多，尤其是对于木质素含量最高的棉花秸秆。但我国秸秆资源量巨大，农村沼气池的推广工作开展顺利。为解决秸秆难以降解制取沼气的问题，需要解决一些关键性的技术问题。首先，需要研究各种预处理方法，通过预处理提高秸秆的可生物消化性能、消化效率和产气率;其次，根据秸秆体积大、密度小、不具有流动性等特点，可研究适合其物料特性的专用高效厌氧消化反应器，并研究出较优的反应器运行参数［8］。相比沼气，秸秆在生物质热解或炭化时，纤维素和半纤维素主要产生挥发性物质，而木质素主要分解为焦炭［9］。由图1可知，棉花秸秆的木质素含量最高，不适合热裂解液化产生生物油，其次为玉米秸秆。有研究表明，纤维素和半纤维素发生热化学气化反应时碳的转化率高，可转化为CO、CO2，且提高温度，有利于提高CO含量和降低CO2含量［10］;而木质素中碳的转化率低，多转化为CH4［11］，此过程主要发生在800℃，且CH4的生成量受温度影响大。木质纤维素原料生产乙醇的过程主要分为两步:纤维素和半纤维素水解为可发酵性糖，糖发酵成醇。水解过程通常用酸或酶作为催化剂;而木质素本身结构很稳定，很难被一般的溶剂溶解，因此木质纤维素生物质制取乙醇的过程中，木质素一般需要去除。纤维素/半纤维素的比值大更适合生产乙醇［12］，因此水稻秸秆更适合生产乙醇。
2．2化学分析
秸秆作为饲料时，其营养品质主要取决于秸秆中粗蛋白、中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤洗维(ADF)的含量。对水稻秸秆、玉米秸秆、油菜秸秆和棉花秸秆进行了中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维和粗蛋白的测定，结果如表3所示。水稻秸秆、玉米秸秆、油菜秸秆和棉花秸秆的中性洗涤纤维的含量范围分别是42．6%～77．7%、56．7%～82．9%、65．4%～75．9%和54．7%～84．2%;酸性洗涤纤维的含量范围分别是31．9%～58．8%、31．4%～55．8%、54．9%～65．3%和40．8%～69．7%;粗蛋白含量范围分别是3．2%～11．5%、3．9%～11．4%、2．2%～9．4%和3．2%～11．3%。玉米中洗涤纤维和粗蛋白含量与文献中范围一致［13］。其中，品种不同，含量有所差异。油菜秸秆中粗蛋白含量文献值稍高，可能是由于不同地区粗蛋白含量有所差异。水稻秸秆和棉花秸秆中粗蛋白的含量与文献含量范围一致［14－15］。秸秆经过酵母菌或其他微生物发酵，粗蛋白含量大大提高，同时提高粗纤维的降解率，从而更加适于作畜禽饲料［6］。
3结论
木质素纤维范文4
【关键词】木质素纤维；显微镜；长度
0 引言
路用木质素纤维，亦称为木质纤维素或木质纤维，是生产热拌沥青马蹄脂碎石混合料（SMA）的重要原料之一，在其中起吸附沥青，增强结合料粘结力和稳定作用。木质素纤维是天然木材经过化学处理得到的有机纤维，外观为棉絮状，呈白色或灰白色。通过筛选、分裂、高温处理、漂白、化学处理、中和、筛分成不同长度和粗细度的纤维以适应不同应用材料的需要.由于处理温度高达250℃以上，在通常条件下是化学上非常稳定的物质，不为一般的溶剂、酸、碱腐蚀，具有无毒、无味、无污染、无放射性的优良品质，不影响环境，对人体无害，属绿色环保产品，这是其它矿物质素纤维所不具备的。纤维微观结构是带状弯曲的，凹凸不平的，多孔的，交叉处是扁平的，有良好的韧性、分散性和化学稳定性，吸油及吸水能力强，有非常优秀的增稠抗裂性能。
1 作用机理
木质素纤维的直径一般小于20μm、长度小于6mm使其具有很大的比表面积，在沥青混合料中，纤维分散在沥青中，其巨大的表面积成为浸润界面。在界面层中，沥青和纤维之间会产生物理化学作用，使沥青呈单分子排列在纤维的表面，形成结合力牢固的结构沥青层面层。结构沥青比界面层以外的自由沥青黏结性强。与此同时，由于纤维及其周围的结构沥青一起包覆在集料的表面，使集料表面的沥青薄膜增大，同普通密级配沥青混合料相比，沥青薄膜大约增厚65%～110%，集料表面的沥青膜有利于减少沥青老化的速度，从而延长路面的使用寿命。
2 试验
2.1 检测依据标准及标准名称
2.2 检测仪器及主要检测设备
2.3 检测所用材料或试剂
2.4 检测环境要求
2.5 检测步骤
2.5.1 溶液的制备
2.5.2 试样制备
2.5.3 试验步骤
1）样品置好后，用吸管将含有木质纤维的溶液滴在玻璃片上（大约0.5ml）。
2）目测纤维的排列顺序，利用解剖针把纤维排列整齐。
3）将玻璃片放在样品台上，调节焦距，使影像清晰，然后从底玻片的第一个区格开始，顺序测量。
2.6 检测数据记录及计算
2.6.1 数据记录
2.6.2 数据计算
2.7 检测结果评定方法
3 结论
3.1 水溶-显微镜法测木质素纤维短纤维长度的方法简单，易懂。不需要复杂的试验仪器和过程。在短纤维长度测量中应可以得到广泛的应用。
3.2 水溶-显微镜法测木质素纤维短纤维长度的方法可以直接看出纤维的具体长度（mm）。
【参考文献】
[1]袁启东，等.路用木质纤维在SMA混合料中的应用[D].东北大学，2005，7.
木质素纤维范文5
关键词：纤维 沥青马蹄脂碎石 作用
引言
目前，我国市场上的纤维包括有机纤维、木质素纤维、玻璃纤维和矿物纤维等。有机纤维是以高聚物为原料经化工处理后得到的，常用的有聚酯纤维和聚丙烯睛纤维；木质素纤维是天然木材经过化学处理得到的有机纤维，但路用木质素纤维与木质素纤维是有差别的，路用木质素纤维是以木质素纤维为原料，采用先进的复合工艺使其与非金属矿超细粉复合最终制得的纤维产品，所用原料包括废旧报纸、废旧木质素纤维等，这使得路用木质素纤维的生产减少了对天然木材的大量使用；矿物纤维是从石料中经过加工和一系列物化过程处理后得到的。
1 概述
针对纤维、添加纤维的玛蹄脂及添加纤维的混合料很多单位做了大量的各种性能的检测，如纤维耐热性试验、纤维吸油性试验、纤维与沥青的粘附性试验、玛蹄脂锥入度试验、玛蹄脂软化点试验、玛蹄脂高温流淌性及低温柔韧性试验、混合料松散性试验、混合料的飞散试验、混合料谢伦堡滴漏试验、混合料的高温性能、混合料的低温性能、混合料的耐老化性能试验、混合料的水稳性能试验等。试验结果表明，上述纤维在性能上各有所长，我国目前以木质素纤维在沥青玛蹄脂碎石混合料路面中应用最为广泛。
2 纤维在沥青马蹄脂中的作用
关于路用木质素纤维在SMA混合料中的作用，目前的说法较多，使用种类应根据纤维和混合料机理进行选择，要看对沥青混合料的影响如何，我个人总结纤维在沥青马蹄脂中的作用主要如下面几点。
2.1纤维的稳定作用
路用木质素纤维具有很强的吸油能力，由于沥青玛蹄脂碎石混合料SMA 中的沥青含量较其它混合料要高，纤维的存在可以吸收沥青马蹄脂混合料中多出的沥青，使其在拌和、储存、运输、摊铺以及碾压过程中处于相对稳定状态，防止沥青滴漏现象的发生。纤维使沥青膜处于比较稳定的状态，尤其是在夏天高温季节，沥青受热膨胀时，纤维内部的空隙还将成为一种缓冲的余地，不致成为自由沥青而泛油，提高了温度稳定性。
2.2纤维的增强作用
沥青中酸性树脂组分是一种表面活性物质，它在纤维表面产生物理浸润和化学吸附作用，形成“结构沥青层”，结构沥青比层外的自由沥青粘度高、热稳定性好。沥青基体中的纤维数目惊人，大量的纤维及其表面的结构沥青构成了空间网状结构，使玛蹄脂粘性增大、软化点升高、温度敏感性降低。另外，由于温度、载荷等因素的影响，沥青基体内会产生许多微小的裂纹，在加入纤维后，纤维对裂纹的扩展起阻滞作用，极大地提高了玛蹄脂的抗疲劳性能、延缓了老化、破坏速度，延长了沥青路面的使用寿命
2.3纤维的分散作用
如果没有纤维，用量颇大的沥青、矿粉很可能成为胶团，它不能均匀地分散在集料之间，铺筑在路面上将清楚地看见“油斑”存在。纤维在混合料中呈三维分散状态存在，可以使胶团适当分散；另外还起到加筋作用，提高混合料的承载力。
2.4纤维的吸附及吸收沥青的作用
在SMA混合料中加入纤维稳定剂的作用在于充分吸附（表面）及吸收（内部）沥青，从而使沥青用量增加，沥青油膜变厚，提高混合料的耐久性。
2.5纤维的防裂缝作用
纤维在沥青混合料中的使用可用于预防路面的反射裂缝。使用场合也由最初的沥青加铺层发展到各式各样的沥青混合料中，如SMA路面、薄层或超薄层的沥青混凝土、多孔性沥青混凝土（OGFC）、稀浆封层等，特别对于沥青玛蹄脂碎石混合料路面的反射裂缝起到了很好的抑制和延迟作用。
3 结论
纤维和纤维织物在沥青混合料中得到推广应用，其使用目的由最初的抗反射裂缝的产生转变到对沥青混合料综合性能的改善，使用场合也由最初的沥青加铺层发展到各式各样的沥青混合料中。以上浅述希望能为纤维在沥青混合料的普及应用提供一些借鉴。
参考文献：
[1]加拿大多伦多大学，Davis， N.M，《水泥混凝土路面沥青加铺层
反射裂缝防治措施研究》 1960.
木质素纤维范文6
关键词：油菜秸秆；纤维素降解菌；复合菌系；降解特性
中图分类号：Q93-331；TQ920.1 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2013）10-2264-04
中国油菜种植面积和产量常年居于世界首位，2009年油菜播种面积为700×104 hm2[1]，如此巨大的油菜种植面积，在菜子收获后必将产生大量的废弃油菜秸秆。据测定，油菜秸秆中含有丰富的氮、磷、钾及有机质等营养成分，然而，目前油菜秸秆并没有得到合理的利用，大量的秸秆被直接焚烧，这不仅污染了环境，同时造成了资源和能源的极大浪费[2，3]。因此，如何有效地开发利用油菜秸秆，发挥其潜在资源价值，成为当前亟待解决的问题。
油菜秸秆的主要成分是木质纤维素类物质，木质素含量为16%～21%，纤维素为38%～42%[4]，木质纤维素的高含量是阻碍其资源化利用的关键。提高富含纤维素的工农业废弃物的利用率，已成为近年来研究的热点[5]，目前对纤维素类物质的有效利用主要采取生物法，利用微生物手段使其达到资源化处理和利用[6]。而且油菜秸秆细胞壁的结晶度较高，木质素与纤维素之间镶嵌形成稳定结构，导致其应用远远不如其他主要粮食作物秸秆，针对油菜秸秆的微生物处理在国内外鲜有报道[7]。为此，以降解油菜秸秆纤维素为目的，通过从土壤、腐烂的木桩和成品肥料中筛选油菜秸秆纤维素的高效降解菌株，并对菌种的复配组合以及降解特性进行研究。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 仪器 智能人工气候箱，电热恒温水浴锅，恒温干燥箱，722型可见分光光度计，电热恒温隔水式培养箱等。
1.1.2 样品
1）华中农业大学校内油菜种植地收集油菜秸秆及离地面深约15～20 cm处的潮湿土壤；校门口一棵腐烂的木桩上取朽木样。样品自然风干后磨碎，过20目筛，装入塑料封口袋，至4 ℃冰箱中保存。
2）市售某品牌秸秆腐熟剂。
1.1.3 培养基 LB培养基；马铃薯蔗糖培养基；高氏一号合成培养基；刚果红纤维素琼脂培养基；固体产酶发酵培养基：油菜秸秆粉10 g，无机营养液25 mL，料水比1∶2.5，pH自然，分装于250 mL三角瓶中。无机营养液：（NH4）2SO4 1%，KH2PO4 0.05%，MgSO4·7H2O 0.025%。
1.2 方法
1.2.1 油菜秸秆纤维素降解菌的筛选 称取10.0 g样品，加入装有90.0 mL无菌水以及玻璃珠的250 mL三角瓶中，在摇床上180 r/min 振荡30 min，使样品完全分散后取出，进行系列梯度稀释，取稀释液涂布在刚果红纤维素粉鉴别培养基中，30 ℃恒温培养3～4 d，选择周围有透明水解圈的菌株进行划线分离，直到得到单菌落。将纯化后的菌株以点种的方式接种于刚果红纤维素平板培养基上，30 ℃恒温培养3～4 d，每天测定纤维素降解圈直径（H）和菌落直径（C），并根据降解圈直径与菌落直径之比H/C的大小确定初筛菌株。
采用DNS法[8]测定CMC酶活性和FP酶活性，将初筛菌株接种于以油菜秸秆粉为惟一碳源的固体培养基中，发酵产酶4 d后提取粗酶液，通过酶活性比较，最终筛选出油菜秸秆纤维素降解菌株。
纤维素酶活性定义：参照国际酶学委员会规定的国际单位IU，将酶活性单位定义为：在特定条件（pH 4.8、50 ℃）下，1 mL酶液每分钟催化底物生成1 μg葡萄糖所需要的酶量。10 g发酵曲溶于100 mL的提取液中，则：
E=（W×N×1 000）/（t×0.1V）
式中，E为酶活性，单位U/g ，W为葡萄糖量， N为酶液稀释总倍数，t为反应时间，V为酶液体积。
1.2.2 菌株复配组合筛选
1）菌株拮抗试验。对最终筛选出的19株纤维素降解菌作拮抗试验。方法如下：细菌-细菌、细菌-放线菌、放线菌-放线菌，将两种不同的菌株在LB平板上划线但不相交；霉菌-细菌、霉菌-放线菌，先用接种针挑取少量霉菌菌丝或孢子，点种于PDA平板中央，恒温培养1～2 d，待霉菌直径约5 cm时，在其周围点种细菌或放线菌；霉菌-霉菌，用接种针分别挑取两种不同的霉菌点接于同一个PDA平板上。以上平板均静置于30 ℃条件下恒温培养，观察生长过程中是否有拮抗、抑制孢子的生成、抑菌线等现象。
2）复合菌剂正交试验。将不产生拮抗现象的15株菌株制成菌液或孢子悬液，各菌株按等体积10%的总接种量，接种于以油菜秸秆粉为惟一碳源的固体产酶培养基中，进行正交试验。30 ℃静置培养，4 d后测其CMC酶活性和FP酶活性及秸秆失重率，筛选较优菌株组合。
将第一次正交试验后筛选出的7株较优组合，即B4、M1、M3、X1、X5、A3和A8进行第二次正交试验，以期在减少微生物种类的同时，提高复合菌剂的降解效率，进一步降低复合菌剂制备成本。
3）复合菌剂的鉴定。对二次正交试验筛选出的复合菌剂进行菌种鉴定。细菌鉴定按《伯杰氏细菌学鉴定手册》[9]和《常见细菌系统鉴定手册》[10]， 进行16S rRNA及形态观察和生理生化鉴定。放线菌的鉴定主要依据《链霉菌鉴定手册》[11]和《放线菌研究应用》[12]进行。真菌鉴定主要依据《真菌鉴定手册》[13]，以菌落特征和形态特征鉴定为主。
1.2.3 复合菌剂的制备及降解特性研究
1）复合菌剂的制备。将通过初筛、复筛、拮抗试验以及两次正交试验得到的最优菌株组合中的菌株分别扩大培养后与灭菌后的麸皮按1∶1的比例混匀[14]，在各菌株适宜温度下培养至对数生长期，晾干备用。将制得单一菌剂按等质量比为1∶1∶1∶1混合均匀，即得秸秆纤维素降解复合菌剂。
2）降解特性研究。将自制复合菌剂与市售菌剂按1% 接种于装有200 g油菜秸秆粉的敞口塑料方盒中，添加0.5% 尿素作为氮源，调节秸秆含水量至65%～70%，接种量为秸秆干重的1%。30 ℃培养两周，每隔两天取样，至4 ℃冰箱保存。测定各组秸秆失重率和秸秆纤维素、半纤维素及木质素含量的变化，考查自制菌剂的降解效率。试验一共设3个处理：不添加任何菌剂（CK1）、添加市售腐熟剂（CK2）、接种自制复合微生物菌剂（T）。每个处理设3次重复，采用Origin 8.0软件进行数据处理。
秸秆失重率的测定：先用滤纸过滤培养物，将残留物水洗至中性，105 ℃烘干至恒重。减量法计算，即：
秸秆失重率=（W-W1）/W×100%
式中，W为产酶发酵前秸秆的干重；W1为产酶发酵后剩余秸秆的干重。
秸秆纤维素、半纤维素、木质素的降解率的测定方法按文献[15-17]测定。
2 结果与分析
2.1 油菜秸秆纤维素降解菌株的筛选结果
通过纤维素降解圈的测定筛选出H/C>1的纤维素降解菌株71株，其中细菌28株，放线菌25株，霉菌18株。将初筛得到的71株产纤维素酶菌株进行固态产酶发酵，测其发酵后粗酶液的CMC酶活性和FP酶活性，按酶活性大小排序筛选出纤维素酶活性较高的菌株19株。分别是细菌B3、B4、B8、B11、B15、B19、B23，放线菌A3、A6、A8、A21、A22，霉菌M1、M3、M4、M8、M11、X1和X5。
2.2 复合微生物菌剂的制备结果
2.2.1 菌株间的拮抗试验结果 分别对复筛得到的19株菌株进行拮抗试验，观察生长过程中是否有拮抗、抑制孢子的生成、抑菌线等现象。结果表明，4株细菌即B8、B11、B15和B23对霉菌有拮抗作用，剩余的15株菌株之间均无拮抗现象，因此试验选择此15株菌株作为进一步研究对象。
2.2.2 正交试验结果 将拮抗试验后筛选的15株菌株以正交试验得到所产纤维素酶活性较高的微生物组合，结果见表1。由表1可知，经过两次正交试验筛选得到复合菌剂的最优组合，其CMC活性为（12 704.3±1 087.1） U/g，FP为（1 227.7±45.7） U/g，微生物组成为细菌B4、霉菌M3、X1、放线菌A8。
2.2.3 菌株的鉴定 鉴定结果表明，B4为芽孢杆菌属的地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis），A8为链霉菌（Sterptomyces），M3为米根霉（Rhizopus oryzae），X1来自木霉属（Trichoderma）。
2.3 复合菌剂对油菜秸秆的降解效果
2.3.1 油菜秸秆纤维素、半纤维素及木质素含量的变化 以油菜秸秆粉为降解原料进行14 d的发酵，分别对3种处理（不添加菌剂处理CK1、添加市售菌剂处理CK2、添加自制复合菌剂处理T）的秸秆纤维素、半纤维素和木质素含量进行了测定。
从图1可以看出，CK2和T的秸秆纤维素含量在前6 d分别减少15.8%和16.5%，在14 d发酵结束时，两组纤维素含量分别减少26.6%和33.1%。与CK1相比，二者的纤维素含量减少显著。处理T对纤维素的降解效果好于CK2，14 d时其秸秆纤维素的降解率比CK2高6.5个百分点，可见自制复合菌剂对秸秆纤维素的降解效果具有良好的效果。原因可能是此次试验以纤维素酶为测定指标筛选目的菌株，然后对确定的菌株进行组合制备复合菌剂，在功能菌株的筛选上注重了秸秆纤维素的降解，因而其作用效果较市售菌剂好。图2结果表明，半纤维素含量的变化与纤维素含量的变化成正相关。CK2和T的半纤维素含量在前6 d分别减少了19.5%和16.7%，在14 d发酵结束时，其降解率分别为28.8%和23.7%，与CK1（8.1%）相比，二者的半纤维素降解率分别高20.7和15.6个百分点。自制菌剂的处理T的半纤维素降解率明显高于CK1，且仅比市售腐熟剂的降解率低5.1个百分点，效果差别不大。说明自制菌剂对秸秆半纤维素有较好的降解作用。
图3为发酵后秸秆木质素含量的变化。由图3可知，木质素含量的变化与秸秆重量、纤维素和半纤维素含量的变化呈显著的负相关。处理CK2和T在整个发酵过程中，木质素含量呈上升趋势。在前6 d随着秸秆重量的迅速减少、秸秆纤维素和半纤维素的较快分解，木质素含量的增加也较快，随后缓慢增加，到发酵结束后，处理CK2和T木质素含量分别增加了5.47%和6.11%。处理CK1的木质素含量基本没变化，只是在前6 d略有上升。说明在发酵过程中，自制复合菌剂和市售菌剂对秸秆木质素几乎没有降解作用，这一结果验证了木质素的降解是秸秆木质纤维素中最困难的研究报道[18]。
2.3.2 秸秆失重率的变化 将复合菌剂以秸秆干重1%的接种量接种到油菜秸秆粉中，测定秸秆降解率，结果（图4）表明，14 d后，不添加菌剂处理CK1、添加市售菌剂处理CK2、添加自制复合菌剂处理T的秸秆失重率分别为7.5%、33.5%、28.3%。处理T的秸秆重量在前6 d显著减少，到第6天其秸秆失重率就达20.4%，6 d后秸秆重量降低幅度不大。处理T与CK2的秸秆重量变化规律相似，特别是在第8天到整个发酵过程结束，两处理秸秆的失重率很小，处理T为5.4%，CK2为6.5%，并且变化趋势基本一致。说明此次试验自制复合菌剂与市售菌剂的作用效果差别不大，都能有效启动并加快油菜秸秆的降解。
3 结论
通过平板筛选以及正交试验筛选纤维素降解菌，筛选出一组高效降解油菜秸秆的复合菌剂，其CMC酶活性为12 704.3 U/g，FP酶活性达1 227.7 U/g，秸秆失重率为25.65%，初步鉴定该菌剂组成为地衣芽孢杆菌B4、链霉菌A8、米根霉M3和木霉X1。采用此复合菌剂进行油菜秸秆降解特性研究，结果表明，发酵前6 d，自制菌剂的秸秆失重率为20.4%，纤维素、半纤维素的降解率分别为16.5%和16.7%；到第14天发酵结束时，其秸秆失重率为28.3%，纤维素和半纤维素的降解率分别为33.1%和23.7%，与市售品牌腐熟剂处理的降解效果相当，与无菌剂的对照比较，自制复合菌剂的秸秆纤维素、半纤维素降解率分别提高了24.5和15.6个百分点，秸秆失重率提高了20.8个百分点，3个处理对木质素几乎没有降解效果。
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