白腐菌预处理竹子化机浆的XPS和AFM分析

熊建华程 昊王双飞李可成

(1.广西大学化学化工学院,广西南宁,530004;2.广西工学院生化系,广西柳州,545006;

3.广西大学造纸科学研究所,广西南宁,530004;4.加拿大New Brunswick大学,加拿大弗雷德里克顿,E3B6C2)

白腐菌预处理竹子化机浆的XPS和AFM分析

熊建华1,2,3,4程 昊2王双飞3,＊李可成4

(1.广西大学化学化工学院,广西南宁,530004;2.广西工学院生化系,广西柳州,545006;

3.广西大学造纸科学研究所,广西南宁,530004;4.加拿大New Brunswick大学,加拿大弗雷德里克顿,E3B6C2)

利用XPS和AFM技术对白腐菌预处理前后的竹子化机浆纤维表面特性进行分析,探讨白腐菌预处理对纤维表面木素和抽出物等化学组分以及表面微观结构的影响。利用XPS从化学分析的角度反映纤维表面O/C比值、C1s峰的碳价态的变化情况,并定量分析纤维表面木素和抽出物含量。结果表明,白腐菌预处理后纤维表面O/C比值增大,C1峰面积减小,说明白腐菌预处理后纤维表面木素和抽出物含量降低,碳水化合物含量增加。利用AFM对纤维表面形貌分析的结果与XPS结论一致。

CMP竹浆;生物机械制浆;表面特性;白腐菌

长期以来,人们对纤维的表面性能不是十分关注,因此对于纤维表面性能的研究报道较少。但是,越来越多的研究表明[1-3],纤维表面结构和化学组成,尤其是表面木素和半纤维素的含量及分布状况对纸张纤维之间的结合强度及其他物理性能有着极其重要的影响。

X射线光电子能谱(XPS)是一种最主要的表面化学分析方法,已经被广泛应用于表征纤维表面的木素、抽出物及碳水化合物等化学组成。而原子力显微镜(AFM)是研究观察物体表面形貌的一种较为有效的新方法,在造纸工业中,它主要用来观察纤维表面纳米级的微观结构。本研究利用XPS对白腐菌预处理前后竹子化机浆纤维表面进行化学分析,定量地分析出纤维表面木素及抽出物含量的变化情况,再结合AFM对纤维表面形貌进行定性表征,旨在探讨白腐菌预处理对竹子化机浆纤维表面化学组成和表面微观结构的影响,为提高白腐菌预处理竹子化机浆纸张物理强度提供理论依据。

1 实 验

1.1 制浆方法

竹子化机浆:原料采用粉单竹,用Na2SO3进行预处理,原料和药液混合均匀后倒入已经预热好的回转电热蒸煮锅内,立即升温至反应温度,保温一定时间后即开锅取出浆料。①化学预处理工艺条件:最高蒸煮温度140℃,液比1∶4,Na2SO3用量15%(对绝干浆,下同),NaOH用量3%,保温时间120 min;②磨浆工艺条件:磨浆设备为ZSP-300高浓磨浆机,磨浆间隙为5 mm、0.7 mm﹑0.2 mm。

竹子生物化机浆:经白腐菌Tram etes hirsute19-6预处理14天的竹子再进行化学机械法制浆,其制备过程和方法同上。

经丙酮抽提的竹子化机浆:竹子化机浆经丙酮抽提,抽提方法参照Tappi标准T204方法进行。

经丙酮抽提的竹子生物化机浆:竹子生物化机浆经丙酮抽提,具体的抽提方法同上。

1.2 浆料化学成分分析

竹子化机浆和生物化机浆制浆结束后取一定量浆料,风干后用植物粉碎机磨碎,过筛,截取能通过40目不能通过60目筛孔的细末,浆料的化学成分分析按相应标准方法进行[4]。

1.3 顶空气相色谱分析纸浆羧基含量

顶空气相色谱分析纸浆羧基含量样品的制备、预处理以及分析见参考文献[5-7]。

1.4 XPS分析

在布氏漏斗中将纸浆抄成定量为80～100 g/m2的纸片(纸片直径30 mm),并在洁净的环境中自然干燥后,分别利用丙酮和去离子水在索氏抽提器中抽提4 h,用塑料袋密封保存备用。XPS分析采用Leybold公司生产的Max200型XPS仪进行分析,操作功率为15 kV/15 mA。详细实验方法如文献[8]所述。

1.5 AFM分析

将竹浆纤维用去离子水稀释(浆浓控制在0.2%以下),搅拌使纤维充分分散,然后用吸管取少量竹浆悬浮液滴于载玻片上自然风干。采用美国Asylum Research公司生产的MFP-3D(tm)型AF M在空气中以接触模式进行扫描,扫描频率为1.0～1.5 Hz,电压设定值为600～800 mV。选用的探针为Olympus公司生产的AC160TS(标准Si材料),其中探针的曲率半径为10～20 nm。

2 结果与讨论

2.1 白腐菌预处理对浆料化学组分的影响

白腐菌预处理前后浆料中各化学组分的变化情况如表1所示。由表1可知,白腐菌预处理后竹子化机浆的纤维素含量明显提高,木素和抽出物含量明显降低。白腐菌预处理使竹子化机浆纤维素含量增加了14.9%;木素含量降低了14.4%;丙酮抽出物含量降低了27.5%。纤维素含量增加说明生物化机浆的纸浆强度性能变得更好,木素含量降低表明了生物化机浆的软化程度更深,即白腐菌能够选择性地降解或软化竹片中的木素,从而使后序的化学预处理过程药品能够渗透并在制浆过程中更容易地去除木素。白腐菌预处理后竹子化机浆的抽出物含量降低,这样会进一步降低对纸浆颜色的影响。

表1 竹子化机浆与生物化机浆的化学组成

在植物纤维中,羧基含量的多少直接反映纤维的离子交换能力:羧基越多,则其吸附金属阳离子及湿部化学添加剂的能力越强。纸张表面的电性能还与羧基连接的金属离子数量有关。同时,羧基与纤维的吸水润胀性能密切相关,因而对纤维与纤维间结合力有着极其重要的影响。白腐菌预处理后纸浆纤维的羧基含量明显提高,前期的研究表明[9],白腐菌生物预处理软化了竹子纤维细胞壁结构,使机械磨浆过程中纤维发生了更多的细纤维化和纵向分裂作用。由于纤维细胞初生壁和次生壁的脱落,使纤维变成了比表面积大的细小纤维,同时游离出大量的羧基,有利于纤维间的氢键结合,纤维间的结合力增强,从而改善了化机浆的强度。因此,白腐菌预处理后纸浆的羧基含量增加,是纸张内结合强度提高和纸浆性能改善的本质原因。同时也有文献报道[10],漆酶作用于纸浆纤维时能够提高纸浆中的羧基含量。在本研究中所有的白腐菌Tram etes hirsute19-6分泌的酶主要是漆酶和锰过氧化物酶,生物预处理使得竹子化机浆羧基含量提高可能是由于白腐菌分泌的漆酶作用的结果。

2.2 生物预处理对纸浆表面化学成分的影响

在纸浆中,可被XPS分析的原子只有C和O, C1s在纤维表面有4种结合方式,即C1、C2、C3和C4[11-17],且木质纤维材料不同碳价态在XPS谱图上的电子结合能有所不同:①C1代表只和C、H连接的C原子(—C—H,—C—C),其标准结合能是285 eV,来源于纤维表面的木素和抽出物;②C2代表与1个非羰基类的O原子连接的C原子(—C—O),其电子结合能是286.5 eV,来源于纤维素和半纤维素的羟基;③C3代表连有2个非羰基氧或1个羰基氧的C原子(O—C—O或CO),其电子结合能是288.3 eV,主要来源于木素分子中的羰基、醛基或纤维素分子的氧化产物;④C4代表连有一个羰基氧和一个非羰基氧的C原子(O—CO),其电子结合能是289.5 eV,由于纤维表面C4含量很小,通常在纸浆的XPS图谱中很难检测到。通常,对XP图谱中的C1s峰进行分解,可分为C1、C2、C3和C4 4个小峰;O1s谱由双重峰组成,分别表示O和C的连接方式,通过分析碳峰结合能的位置和强度可知C原子的结合方式及相对含量的变化,从而可以了解纤维表面化学结构的变化。一般O1s的化学位移较小,以O1s峰作参照物,O1s的标准电子结合能为532 eV,其低结合能的O1来自木素(CO),高结合能的O2则主要来自碳水化合物(C—O)。

本研究对白腐菌预处理及抽提处理前后的竹子化机浆纤维表面分别进行XPS分析,目的在于探讨白腐菌预处理对竹子化机浆纤维表面化学成分变化带来的影响。氧碳比值(O/C)表示纤维表面XPS探测到深度范围内的O原子数与C原子数的比值。众所周知,植物纤维的主要成分是碳水化合物和木素,并含有少量抽出物等。很多研究表明[18-21],纤维素分子中不存在C原子只与C或H相连接的化学键,即不存在单一的C—C和C—H连接,C1峰只在木素和抽出物中出现。根据这一原理,如果C1峰面积越大,则C2、C3和C4的峰面积就越小,而由于O原子只与C2、C3和C4相连接,因而O原子数也就越少,也就是说碳水化合物的含量就越低。因此,通过O/C比值可以反应竹子化机浆纤维表面的木素和抽出物的含量高低情况。O/C比值越低,说明纤维表面木素和抽出物含量就越高,纤维表面覆盖的胞间层可能就越多。相反,O/C比值越高,说明暴露在纤维表面的碳水化合物含量就越高。

白腐菌预处理和丙酮抽提前后竹子化机浆纤维表面O/C比值和各碳价态的变化情况如表2所示。图1和图2分别为白腐菌预处理前后的竹子化机浆纤维的XPS低分辨率扫描图像,而图3和图4则分别为丙酮抽提后竹子化机浆和生物化机浆纤维的低分辨率扫描图像。在图1～图4中只有C和O两种元素出现了明显的峰,其他元素的峰几乎没有被发现。对于一般的有机化合物来说,C和O在XPS中的标准结合能分别为285 eV(C1s)和532 eV(O1s),不过由于化学位移的作用导致其结合能是可以变化的。对于本研究,从图1～图4可以看出,竹子化机浆纤维的C和O的结合能与标准结合能相比均出现了一定的位移。

表2 不同处理方法竹子化机浆纤维表面O/C比值和表面碳价态的XPS分析

结合表2、图1和图2可知,白腐菌预处理后竹子化机浆纤维表面的O/C比值明显增大(由原来的0.5480变为0.5698,上升了3.98%),同时C1s峰位向高结合能方向漂移;白腐菌预处理后的化机浆竹浆纤维表面C1由原来的31.3%下降到23.1%,而C2则由原来的56.3%上升到59.5%,C3也由原来的12.5%上升到14.1%。这应当是白腐菌预处理使得竹子化机浆表面脱除了更多的木素和抽出物,使表面暴露出更多富含碳水化合物组分的S1层结构所致。

结合表2、图3和图4可知,经过丙酮抽提后,竹子化机浆纤维和生物化机浆纤维表面的O/C比值较抽提之前都有所上升,竹子化机浆纤维表面的O/C比值由原来的0.5480变为0.5898,上升了7.63%,竹子生物化机浆纤维表面的O/C比值由原来的0.5698变为0.6260,上升了9.86%。由此可见,白腐菌预处理后竹子化机浆纤维样品经丙酮抽提后表面的O/C比值上升较为明显,这说明白腐菌预处理后竹子化机浆表面的木素和抽出物更容易去除,从而使得表面碳水化合物含量增大。丙酮抽提后的竹子化机浆纤维表面C1由原来的31.3%下降到25.5%,而C2则由原来的56.3%上升到58.4%,C3也由原来的12.5%上升到14.1%。白腐菌预处理后竹子化机浆纤维表面经过丙酮抽提后,C1由原来的23.1%下降到21.8%,而C2则由原来的59.5%上升到61.0%,C3也由原来的14.1%上升到15.0%。由此可见,丙酮抽提去除纤维表面的抽出物后,C1峰下降明显,纤维表面的碳水化合物含量有所提高。经过丙酮抽提后竹子化机浆纤维表面和生物化机浆纤维表面的C1均下降明显,这说明抽提后纤维表面的木素和抽出物含量明显降低;C2和C3含量有所提高,说明抽提后纤维表面的碳水化合物含量有所提高。且这个结果与O/C比值的变化趋势是一致的。同时经白腐菌预处理的竹浆纤维表面碳价态变化更为显著,进一步证实了白腐菌预处理对纤维表面木素和碳水化合物的去除作用,纤维表面暴露出更多的S1层。这也为白腐菌预处理后竹子化机浆纤维间结合力增加和纸浆强度提高提供了证据。

2.3 生物预处理对纤维表面木素及抽出物的影响

在制浆造纸分析中,XPS除了可以用于分析纤维表面的O/C比值和C1s峰的碳价态比以外,还可以用于定量分析纤维表面的木素和抽出物的含量。如前所述,由于纯的纤维素和半纤维素分子中不会出现C1峰,因此,假如利用抽提的方法能完全去除纤维中的抽出物,则可以认为C1峰完全来自木素。植物纤维原料的上述特征原则上提供了一种通过C1峰来定量测定纤维表面木素和抽出物含量的方法。据文献报道[11],在定量分析纤维表面木素和抽出物含量时,只要严格控制实验过程中的各个实验条件,以C1的百分比为基准可以用来计算纤维表面木素和抽出物含量。

式中:φlignin指表面木素含量;φextractives指表面抽出物含量;C1pulp指未经抽提纸浆的C1含量;C1extractedpulp指抽提后纸浆的C1含量;49指磨木木素的C1含量; C1extractives指木素的C1含量,一般取94%;α为纯纤维中C1的测量值(0～5%),一般取2%。

利用丙酮抽提处理竹子化机浆纤维,依据式(1)和(2),根据本实验的结果,采用C1含量为基准来计算纤维表面木素和抽出物的含量,结果如表3所示。

由表3可知,对于白腐菌预处理前后的竹子化机浆纤维,其表面木素和抽出物的含量都远远高于其总木素含量和总抽出物含量,未经白腐菌处理的竹子化机浆纤维总木素含量为14.64%,而其表面木素含量却高达47.96%;未经白腐菌处理的竹子化机浆纤维总抽出物含量为0.51%,而其表面抽出物含量却高达8.47%。由此可见,竹子化机浆纤维中木素和抽出物主要集中在纤维的表面上,这是因为化机浆的纤维分离主要发生在胞间层,而胞间层的主要化学组成是木素和抽出物的缘故。

表3 竹子化机浆和生物化机浆纤维表面木素及抽出物含量

白腐菌预处理后竹子化机浆纤维表面木素含量由原来的47.96%下降到40.41%,降低了15.74%,而总木素含量下降了14.41%,由此说明白腐菌对表面木素的去除有一定作用。同时,白腐菌预处理后竹子化机浆纤维表面抽出物含量由原来的8.47%下降到1.80%,降低了78.7%,而总抽出物含量也仅下降了27.5%,因此,白腐菌预处理对表面抽出物的去除效果非常明显。总之,白腐菌预处理后表面抽出物和表面木素含量都明显降低了,这样有利于纤维表面暴露出更多的羟基,从而提高了纤维间的结合强度,使得纸张强度得到提高。

2.4 AFM纤维形貌分析

图5 竹子化机浆纤维表面的AFM图

图5是竹子化机浆纤维的AFM相图和形貌图从图5可以看出,竹子化机浆纤维表面大部分被一层球状的颗粒物质所覆盖,颗粒物质以规则和不规则片状两种形式存在。之前的一些研究表明[22-27],这些颗粒物质应该是木素和抽出物等疏水性物质。根据Franzen等于1986年提出的机械法制浆纤维分离模型,化机浆制浆工艺过程中纤维主要在胞间层分离,也有少部分纤维在S1层分离。因此,大部分富含木素和抽出物的胞间层仍然留在化机浆纤维表面上。

图6为丙酮抽提后的竹子化机浆纤维AFM相图和形貌图。从图6可以看出,经过丙酮抽提后,原来覆盖在竹子化机浆纤维表面的颗粒状物质减少,表面变得相对光滑。由于丙酮抽提主要去除的是抽出物组分,可以推测在竹子化机浆纤维的AFM相图中观察到的规则颗粒状物质是抽出物成分。这与Boras[22]利用AFM对化机浆纤维表面研究所得的结论一致,即抽出物以球状颗粒状覆盖在纤维表面,而木素以不规则片状存在于纤维表面。

图7是白腐菌预处理后竹子化机浆纤维AFM相图和形貌图。从图7可以看出,白腐菌预处理后,竹子化机浆纤维表面更加光滑整洁、细小纤维突起更加明显,但纤维表面仍有部分未降解的颗粒状物质(即木素和抽出物),因此,白腐菌预处理使得覆盖在纤维表面的木素和抽出物等疏水成分减少,纤维表面暴露出更多的碳水化合物成分,从而有利于纤维间结合强度和纸张物理强度性能的提高。

图8是白腐菌预处理后的竹子化机浆纤维再经过丙酮抽提的AFM相图和形貌图。从图8可以看出,带状的絮状纤维暴露在纤维表面,表面仍被少量的颗粒物质覆盖,但相对竹子化机浆纤维表面,颗粒物少,且能清晰地看到微细纤维的走向。这是由于白腐菌的生物降解和丙酮的抽提作用,去除了覆盖在纤维表面的木素和抽出物,使更多的微细纤维暴露在纤维表面。

3 结 论

3.1 白腐菌预处理使竹子生物化机浆纤维素含量增加了14.9%,木素含量降低了14.4%,抽出物含量降低了27.5%,羧基含量明显增加。说明白腐菌预处理使得生物化机浆的纸浆性能得到改善。

3.2 利用XPS对白腐菌预处理前后竹子化机浆纤维表面氧碳比值(O/C)和表面碳价态比的变化分析结果表明,白腐菌预处理后竹子化机浆纤维表面的O/C比值明显增大,C1下降,说明白腐菌预处理后竹子化机浆纤维表面暴露出了更多的亲水性基团,碳水化合物含量升高,木素和抽出物含量降低,这应当是白腐菌预处理使得竹子化机浆脱除了更多木素和抽出物,使表面暴露出更多富含碳水化合物组分的S1层结构所致。

3.3 利用XPS对丙酮抽提前后竹子化机浆纤维表面O/C比值和表面碳价态比的变化分析结果表明,经过丙酮抽提后,竹子化机浆纤维和白腐菌预处理后竹子化机浆纤维表面的O/C比值较抽提之前都有所上升,C1均下降明显。且白腐菌预处理后竹子化机浆纤维样品经过丙酮抽提后表面的O/C比值上升和C1下降较为明显,这说明白腐菌预处理后竹子化机浆表面的木素和抽出物更容易去除,从而使得表面碳水化合物含量增大。

3.4 利用XPS定量分析纤维表面木素和抽出物的含量,从分析结果看,白腐菌预处理前后的竹子化机浆纤维的表面木素和抽出物的含量都远远高于其总木素含量和总抽出物含量,由此说明竹子化机浆纤维中的木素和抽出物主要集中在纤维表面上。同时,白腐菌预处理对竹子化机浆纤维表面的木素和抽出物有一定的降解作用。

3.5 通过AF M相图,发现竹子化机浆纤维表面几乎被一层颗粒状物质所覆盖,且这些颗粒状物质有规则物和不规则物之分。抽提后对比竹子化机浆表面变化,可以证实其中尺寸较大、形状不规则的颗粒状物是木素成分,而那些尺寸较小、形状规则的颗粒状物则是抽出物成分。

3.6 通过对比白腐菌预处理和丙酮抽提前后的AFM相图,发现白腐菌预处理和丙酮抽提处理后,竹子化机浆纤维表面覆盖的颗粒状物质(包括木素和抽出物)减少,纤维表面暴露出富含碳水化合物的S1层。这与前面XPS分析结果是一致的,即白腐菌预处理对纤维表面的颗粒状物质(包括木素和抽出物)有一定的降解作用。

[1] SuurnäkkiA,Heijnesson A.ChemicalCharacterization of the Surface Layers ofUnbleached Pine and Birch Kraft Pulp Fibres[J].JPPS, 1996,22(2):43.

[2] Barzyk D,Ragauskas A.Acidic Group Topochemistry and Fibre-to Fibre Specific Bong Strength[J].JPPS,1997,23(2):59.

[3] Zhang Y,Sjogren B.Deter mination of Charged Groups inMechanical Pulp Fibers and their Influence on Pulp Properties[J].J.Wood Chem.Tech.,1994,14(1):83.

[4] 石淑兰,何福望.制浆造纸分析与检测[M].北京:中国轻工业出版社,2003.

[5] ChaiX S,Maurer R W,Hsieh J S,et al.An Improved and Practical Headspace GasChromatographicMethod forDetermination of Carboxy Acids Content inWood Fibers[J].Ind.Eng.Chem.Res.,2005, 44(26):10013.

[6] Chai X S,Hou Q X,Zhu J Y,et al.Carboxyl Groups in Wood Fibers.1.Determination of Carboxyl Groups by Headspace Ga Chromatography[J].Ind.Eng.Chem.Res.,2003,42(22): 5440.

[7] 侯庆喜,柴欣生,朱俊勇.应用顶空气相色谱测定纸浆纤维的羧基含量[J].中国造纸,2005,24(9):5.

[8] Li K,Reeve D W.The origins of kraft pulp fiber surface lignin[J]. J.Pulp Paper Sci.,2002,28(11):369.

[9] 熊建华,王双飞,李可成.白腐菌Trametes hirsuta19-6预处理竹子化机浆的研究[J].造纸科学与技术,2009,28(3):19.

[10] Takeyama S,GrayD G.An ESCA study of the chemisorption of ste aric acid vapor on cellulose[J].Cellulose Chem.Technol.,1982, 16:133.

[11] 詹怀宇.纤维化学与物理[M].北京:科学出版社,2005.

[12] Österberg M.On the Interactions in Cellulose Systems:Surfac Forces and Adsorption[M].Stockholm(Sweden):The Royal Insti tute of Technology,2000.

[13] Ström G,Carlsson G.Wettability of kraft pulps—effects of surfac composition and oxygen plasma treatment[J].J.Adhesion Sci. Technol.,1992,6(6):745.

[14] Koljonen K,ÖsterbergM,Johansson L S,et al.Surface chemistr and morphology of different mechanical pulps deter mined by ESCA and AFM[J].Colloids and Surfaces A:Physicochem.Eng.As pects,2003,228(1):143.

[15] Johansson L S.Monitoring fibre surfaces with XPS in paper makin processes[J].Microchim.Acta.,2002,138(3):217.

[16] Johansson L S,Campbell J M,Fardim P.An XPS round robin in vestigation on analysis ofwood pulp fibres and filterpaper[J].Sur face Science,2005,584:126.

[17] Johansson L S,Campbell J M,Koljonen K.Evaluation of surfac lignin on cellulose fibers with XPS[J].Applied Surface Science, 1999,144/145(4):92.

[18] Kecheng Li,Reeve D W.Deter mination of Surface Lignin ofWood Pulp Fibers by X-ray Photoelectron Spectroscopy[J].Cellulos Chemistry and Technology,2004,38(3/4):197.

[19] Dorris GM,GrayD G.The surface analysisofpaper andwood fibe by ESCA(I).Application of Cellulose and Lignin[J].Cellulos Chemistry and Technology,1978,12:9.

[20] Dorris GM,GrayD G.The surface analysisofpaper andwood fibe by ESCA(II).Surface composition ofmechanicalpulps[J].Cellu lose Chemistry and Technology,1978,12:721.

[21] Gray D G.The surface analysis of paper and wood fiber by ESCA (III).Interpretation of Carbon(1s)Peak Shape[J].Cellulos Chemistry and Technology,1978,12:735.

[22] Linda Boras,Gatenholm Paul.Surface Composition and Morpholog of CT MP Fibers[J].Holzforschung,1999,53(2):188.

[23] Sundholm J.Mechnical Pulping[M].Finnish Paper Engineers'As sociation and Tappi,1999.

[24] Snell R,Groom L H,Rials T G.Characterizing the surface roughness of Ther momechnical pulp fibers with atomic force microscopy [J].Holzforschung,2001,55(5):5.

[25] HenrikssonA,Gatenholm P.Surface PropertiesofCT MP fibersmodified with xylans[J].Cellulose,2002,9(1):55.

[26] Gustafsson J,Lehto J H,Tienvieri T.Surface Characteristics of thermomechanical pulps;the influence of defibration temperature and refi ning[J].Colloids and Surface A:physicochemical and engineerin aspects 2003,225(1/2/3):95.

[27] Pereira D E D.Lignin Studied by Atomic Force Microscopy[D]. Basle:University ofBasle,1998.

Abstract:The surface properties of bamboo CMP fibers before and after white-rot fungi pretreatment were analyzed by XPS and AFM.Th effects of the pretreatment on the changes of surface composition and ultra-structure were discussed.XPSwas used to identify the O/C rati and the C1 percentage changes brought by fungipretreatment.The lignin and extractives contentson fiber surfacewere also analyzed byXPS. The results of XPS analysis showed that the fungipretreated CMP fibers had a higherO/C ratio and lowerC1 percentage than the controlpulp fibers.This implied that fungipretreated pulp had less lignin and extractives,andmore hydrophilic groups and carbohydrate on the fiber sur face.The fiber surface morphology analysed byAFM also approved the result of XPS analysis.

Keywords:bamboo CMP;biomechanical pulping;surface properties;white-rot fungi

(责任编辑:刘振华)

Analysis of Bamboo CM P Pretreated withW hite-rot Fungi by XPS and AFM

X IONG Jian-hua1,2,3,4CHENG Hao2WANG Shuang-fei3,＊L I Ke-cheng4
(1.Department of Chem istry and Chem ical Engineering of Guangxi University,Nanning,Guangxi Zhuang Autonom ous Region,530004; 2.Depar tm ent of B iological and Chem ical Engineering,Guangxi University of Technology,Liuzhou,Guangxi Zhuang Autonom ous Region,545006;3.Pulp&Paper Institute of Guangxi University,Nanning,Guangxi Zhuang Autonom ous Region,530004;4.Depar tm ent of Chem ical Engineering and Lim erick Pulp and Paper Centre,University of New B runswick,Fredericton,NB,Canada,E3B6C2)
(＊E-mail:wangsf@gxu.edu.cn)

TS71+2;TS749+3

A

1000-6842(2010)02-0032-07

2010-02-01(修改稿)

本课题为国家973计划前期研究项目资助课题,项目编号:2006CB708600。

熊建华,女;博士;主要研究方向:生物制浆及清洁生产。

＊通信联系人:王双飞,E-mail:wangsf@gxu.edu.cn。