基于离子液体体系和氨水水热体系生物质组分的高效分离与研究

发布时间：2017-07-02 04:02

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【摘要】：离子液体作为一类新型的环境友好型的“绿色溶剂”,具有溶解能力极佳,热稳定性和化学稳定性高等很多独特的性质。而氨水属于弱碱性物质。氨水可以通过其碱化作用,使得纤维素、半纤维素和木素部分分解以打断纤维素、半纤维素以及木质素分子内部化学键。本论文通过离子液体和氨水水热体系的处理方法,对原料中的纤维素、半纤维素以及木素进行分离和研究。通过糖分析法、红外光谱法、核磁共振、扫描电镜以及X-射线衍射等方法对分离得到的纤维素、半纤维素以及木素进行性能以及结构的表征。结果如下：(1)分离出的半纤维素组分以葡萄糖为主(81.39-90.18%),另外,还含有少量的半乳糖(1.98-9.79%)、木糖(1.72-2.88%)、甘露糖(4.19-5.76%)及微量的鼠李糖(0.10-0.22%)。分离得到的木质素组分中葡萄糖是主要的单糖,其次是木糖,随着溶解时间的延长,木质素组分中的糖含量降低。木质素-碳水化合物(LCC)组分中的糖含量较高,最高的糖含量可达23.72%。(2)经过球磨后的样品经处理之后发生了纤维素I向纤维素II的结晶结构的转变。与球磨前的样品相比,经过全溶后再生纤维素的结晶度略有增加。(3)木质素的红外光谱图的分析,表明提取出来的木质素是以G型单元为主,含有非常少量的S型单元。木质素-碳水化合物复合体(LCC)组分也表现出木质素的特征吸收峰,说明分离得到的该组分在一定程度上代表了木质素的结构。(4)通过氨水处理抽提出的半纤维素含有大量的葡萄糖,并且水溶性半纤维素的分子量低,分枝度高木糖组分含量随着氨水处理的时间的增加先增加后减少,阿拉伯糖组分的含量先减少后增加。分子量随着氨水处理的时间的增加先增加后减少。分子量随着在氨水中处理的时间的增加先增加后减少。(5)分离所得的木素组分中,G型单元占主要部分,S型组分含量也是较多的(S/G=0.69),而H型木素结构单元含量就比较少。半定量二维核磁HSQC图谱分析表明分离得到的木素组分中,p-0-4是主要的连接键类型,占总体的75.55%,其他的化学联接键,如β-β'(12.19%),p-5'(7.39%)对羟基肉桂醇端基(4.88%)含量相对较少。
【关键词】：生物质 离子液体 氨水 半纤维素 纤维素 木素
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ352.1;TQ028
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-15
• 第1章 文献综述15-25
• 1.1 纤维素16-18
• 1.1.1 纤维素的提取16-17
• 1.1.2 纤维素的应用17-18
• 1.2 半纤维素18-20
• 1.2.1 半纤维素的结构18-19
• 1.2.2 半纤维素的选择性分离19-20
• 1.3 木质素20-22
• 1.3.1 木质素的提取21-22
• 1.3.2 木质素的应用22
• 1.4 研究背景和意义22-25
• 第2章 实验研究方法25-33
• 2.1 实验仪器25
• 2.2 氨水水热体系生物质组分的分离25-27
• 2.2.1 原料25
• 2.2.2 组分分离方法25-27
• (1) 木质素组分的分离25-26
• (2) 磨木木素(MWL)的分离26
• (3) 半纤维素组分的分离26
• (4) 纤维素组分的分离26-27
• 2.3 基于离子液体全溶体系生物质组分的分离27-29
• 2.3.1 原料27
• 2.3.2 组分分离方法27-29
• (1) 木素的分离28
• (2) 半纤维素的分离28
• (3) 纤维素的分离28-29
• 2.4 各相关组分结构的分析和表征29-33
• 第3章 实验结果与讨论33-71
• 3.1 基于离子液体全溶体系生物质组分的分离33-47
• 3.1.1 半纤维素组分物化特性表征33-35
• 3.1.1.1 半纤维素的中性糖及糖醛酸含量分析33-34
• 3.1.1.2 半纤维素的红外光谱分析34-35
• 3.1.2 纤维素组分物化特性表征35-41
• 3.1.2.1 纤维素的中性糖及糖醛酸含量分析35-36
• 3.1.2.2 纤维素XRD分析36-37
• 3.1.2.3 纤维素的红外光谱分析37-39
• 3.1.2.4 纤维素扫描电镜(SEM)分析39-40
• 3.1.2.5 纤维素CP/MAS ~(13)C NMR固体核磁共振分析40-41
• 3.1.3 木质素组分物化特性表征41-47
• 3.1.3.1 偏光显微镜41-42
• 3.1.3.2 糖分析42-43
• 3.1.3.3 红外光谱图分析43-46
• 3.1.3.4 木质素-碳水化合物复合体(LCC)组分扫描电镜分析46-47
• 3.2 氨水水热体系生物质组分的分离47-71
• 3.2.1 木素组分物化特性表征47-59
• 3.2.1.1 分离所得木质素样品的得率47-48
• 3.2.1.2 糖分析48
• 3.2.1.3 紫外光谱(UV)分析48-49
• 3.2.1.4 分子量分布测定49-51
• 3.2.1.5 红外光谱(FT-IR)分析51-53
• 3.2.1.6 核磁共振光谱分析53-59
• 3.2.2 半纤维素组分物化特性表征59-64
• 3.2.2.1 半纤维素样品的得率59-60
• 3.2.2.2 半纤维素组分中性糖及糖醛酸含量60-61
• 3.2.2.3 半纤维素的红外光谱图的分析61-62
• 3.2.2.4 分子量分布测定62-64
• 3.2.2.5 扫描电镜(SEM)分析64
• 3.2.3 纤维素组分物化特性表征64-71
• 3.2.3.1 纤维素样品的得率64-65
• 3.2.3.2 纤维素组分中性糖及糖醛酸含量65
• 3.2.3.3 纤维素的红外光谱图的分析65-66
• 3.2.3.4 纤维素XRD分析66-67
• 3.2.3.5 扫描电镜(SEM)分析67-68
• 3.2.3.6 核磁共振图68-71
• 第4章 结论与建议71-73
• 4.1 结论71
• 4.2 建议71-73
• 参考文献73-75
• 致谢75-77
• 作者和导师简介77-78
• 附件78-79

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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6 李R

本文编号：508435