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作者：

姜力凤

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摘要：

木质素目前是可再生的、产量最大的芳香族有机化合物,是石油基能源和化学品的潜在替代材料。因为原料的差别、不同处理方法和分离方法而获得的木质素结构会有所不同,所以针对不同结构特征的木质素进行分别利用具有重要意义。木糖渣的主要成分为木质素和纤维素,作为木糖厂或糠醛厂的废弃物,通常被送往电厂燃烧产热,未得到充分利用。亚硫酸钠预处理木糖渣,不仅能够得到高酶水解效率的纤维素,而且预处理后的黑液中含有木质素磺酸钠,对其分级纯化和磺化改性,可用于生产水泥减水剂、油田混凝剂等表面活性剂。麦草碱法制浆过程产生的黑液主要成分为木质素,因为灰分含量高、分子量不均一及反应活性低,导致其直接利用困难。论文分别以木糖渣和制浆过程产生的麦草碱木质素为原料,进行了分离纯化和化学改性的研究,为工厂废弃木质素的高值化利用提供参考。论文首先研究了亚硫酸钠法预处理对木糖渣木质素的分离改性及纤维素水解糖化的影响。结果表明亚硫酸钠法预处理不仅可以高效分离改性木糖渣获得木质素磺酸盐产品,而且可以得到高酶水解效率的纤维素。确定最佳的预处理条件为:亚硫酸钠用量12%(对绝干的木糖渣)、pH 7、反应温度160oC、保温时间20 min。在该条件下处理木糖渣,木质素脱除率为77.45%,纤维素质量分数提高到85.17%,分离木质素磺酸钠的磺化度为0.677mmol/g。预处理后木糖渣在5 FPU/g底物纤维素酶作用下水解48 h,酶水解效率和葡萄糖得率分别为92.76%和84.77%,而未经处理的木糖渣在20 FPU/g底物纤维素酶作用下水解48 h后得到的酶水解效率和葡萄糖得率仅为72.02%和70.58%,实现了木糖渣的全组分综合利用。论文针对麦草浆黑液成分复杂、难以利用的问题,对制浆厂的麦草碱木质素进行了分离纯化、结构表征及酚化改性的研究。首先,使用0.01mol/L盐酸溶液进行酸析纯化,酸析后木质素灰分由原来的45.33%降为12.98%。然后使用不同配比的有机溶剂对酸析木质素进行萃取分级,确定最佳的工艺条件为:二氧六环和甲醇的摩尔比为1:1、液固比为6:1,在该条件下酸析木质素的溶解率达到了79.0%,溶解木质素的灰分含量低于1%。并对粗木质素、分级木质素进行了元素分析、傅里叶红外光谱分析、1H NMR和13C NMR的HSQC等结构表征。论文最后对分级纯化麦草碱木质素进行了酚化改性的研究。结果表明,有机溶剂溶解部分的木质素酚化改性的最佳条件为:反应温度90oC,苯酚与木质素的质量比5:1,酸催化剂98%H2SO4的质量分数为苯酚与木质素的总质量的5%,反应时间1.5 h。在该反应条件下,酚化后的木质素中酚羟基的含量达到了12.48%,相比于未进行酚化改性的分级木质素的酚羟基含量的2.69%,提高了5倍。

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关键词：

木糖渣；碱木质素；分级纯化；结构表征；酚化改性

DOI：

CNKI:CDMD:2.1016.316022