木质素降解产物的分离与表征

发布时间：2017-05-19 15:28

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【摘要】：木质素是仅次于纤维素的生物质资源，同时也是自然界含量最大的天然芳香族高分子物质。利用木质素制取生物质燃料及精细化学品原料具有广阔的前景，而实施该技术的关键是对木质素大分子进行降解，但木质素降解产物多，因此对木质素进行定向降解并对降解产物进行分离和表征工作的研究具有重要的现实意义。运用凝胶色谱技术可将降解产物按照分子量的大小进行分离，对其中的单酚类降解产物进行表征，可为木质素降解机理的探讨及降解产物的综合利用等提供指导。 本论文建立了木质素氧化降解产物中单酚类产物的超高效液相色谱-高分辨质谱联用检测方法。采用反相C18色谱柱，控制色谱柱温30℃，含0.1%(V/V)甲酸的水溶液及10%(V/V)甲醇/乙腈溶液为流动相二元梯度洗脱，流速为0.2mL/min，280nm波长下检测，可实现木质素氧化降解产生的9种单酚类化合物的有效分离，结合电喷雾离子源高分辨飞行时间质谱正离子模式进行检测，能对单酚类氧化降解产物进行准确定性；通过高分辨质谱精确离子流抽提，面积外标法可对降解产物进行定量。该方法的线性范围为5.0~10000.0μg/L，线性相关系数大于0.9998，相对标准偏差小于1.7%，方法的检出限和定量限分别为0.1~0.3μg/L和0.3~0.5μg/L，平均加标回收率为98.87%~105.11%。结果表明酸性流动相体系下的正离子模式进行单酚类产物的质谱分析，具有较好的色谱分离效果和较高灵敏度。 采用葡聚糖G-10凝胶对降解产物进行分离，研究分离工艺条件，并对分离后的降解产物进行了表征，考察了pH值、流动相组成等分离条件对分离效果的影响。实验结果表明以pH为10.5的含10%乙醇（V/V）的NaOH水溶液作流动相，，室温下即可将碱木质素的降解产物按照分子量大小进行分离，利用高效液相色谱检测制取的单酚类降解产物，纯度可达95%以上。利用反相C18填料自装色谱柱对单酚类降解产物进一步分离纯化，并利用核磁共振波谱分析进一步定性表征了9种单酚类降解产物，给出了单酚类降解产物的核磁共振定性判定依据。该研究可为碱木质素降解制取高级液体燃料前驱体及高附加值化学品的研究提供参考。
【关键词】：碱木质素 降解 凝胶色谱 分离 表征
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TQ351.011
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-23
• 1.1 木质素概论11-14
• 1.1.1 木质素的结构11-13
• 1.1.2 木质素的性质及应用13
• 1.1.3 碱木质素提纯13-14
• 1.2 碱木质素降解工作研究现状14-16
• 1.2.1 物理法降解碱木质素14-15
• 1.2.2 化学法降解碱木质素15-16
• 1.3 木质素降解产物分离及表征研究现状16-21
• 1.3.1 萃取法分离木质素降解产物17
• 1.3.2 柱层析法分离降解产物17-18
• 1.3.3 木质素降解产物的表征18-21
• 1.4 本论文的研究意义和研究内容21-23
• 1.4.1 本论文的研究意义21-22
• 1.4.2 本论文的主要研究内容22
• 1.4.3 本论文的创新之处22-23
• 第二章 实验技术与测试方法23-29
• 2.1 实验主要原料和试剂23-24
• 2.2 实验主要仪器24-25
• 2.3 碱木质素的分离提纯及氧化降解25
• 2.3.1 碱木质素超滤25
• 2.3.2 碱木质素氧化降解25
• 2.4 碱木质素降解产物的凝胶分离25-26
• 2.5 实验测试方法26-29
• 2.5.1 超高效液相色谱-电喷雾飞行时间质谱联用测定26
• 2.5.2 高效液相色谱测定26-27
• 2.5.3 凝胶渗透色谱测定27-28
• 2.5.4 葡聚糖 G-10 凝胶颗粒表面电荷测定28
• 2.5.5 麦草碱木质素质量浓度测试28
• 2.5.6 核磁共振分析28-29
• 第三章 单酚类降解产物的高分辨质谱表征29-53
• 3.1 单酚类降解产物的超高效液相色谱仪-高分辨电喷雾质谱定性分析29-47
• 3.1.1 高分辨电喷雾质谱定性分析——4 号峰解析30-32
• 3.1.2 高分辨电喷雾质谱定性分析——5 号峰解析32-34
• 3.1.3 高分辨电喷雾质谱定性分析——6 号峰解析34-35
• 3.1.4 高分辨电喷雾质谱定性分析——7 号峰解析35-37
• 3.1.5 高分辨电喷雾质谱定性分析——8 号峰解析37-38
• 3.1.6 高分辨电喷雾质谱定性分析——9 号峰解析38-39
• 3.1.7 高分辨电喷雾质谱定性分析——10 号峰解析39-41
• 3.1.8 高分辨电喷雾质谱定性分析——11 号峰解析41-42
• 3.1.9 高分辨电喷雾质谱定性分析——12 号峰解析42-44
• 3.1.10 单酚类氧化降解产物的高分辨电喷雾质谱定性分析小结44-47
• 3.2 单酚类降解产物的高分辨电喷雾定性分析方法特点47-50
• 3.3 单酚类降解产物的超高效液相色谱仪-高分辨电喷雾质谱定量分析50-52
• 3.4 本章小结52-53
• 第四章 麦草碱木质素降解产物的柱层析分离53-76
• 4.1 柱层析分离条件影响因素研究53-57
• 4.1.1 pH 值对碱木质素降解产物分离的影响53-56
• 4.1.2 乙醇加入量对碱木质素降解产物分离的影响56-57
• 4.2 柱层析分离产物的高效液相色谱表征57-62
• 4.2.1 分离产物高效液相色谱分析——1~7 号样品解析59-60
• 4.2.2 分离产物高效液相色谱分析——8~13 号样品解析60-61
• 4.2.3 分离产物高效液相色谱分析——14~22 号样品解析61
• 4.2.4 单酚类降解产物分布61-62
• 4.3 单酚类柱层析分离产物的二次分离与核磁碳谱表征62-72
• 4.3.1 对羟基苯甲酸核磁共振谱图解析63-64
• 4.3.2 香草酸核磁共振谱图解析64-65
• 4.3.3 对羟基苯甲醛核磁共振谱图解析65-66
• 4.3.4 丁香酸核磁共振谱图解析66-67
• 4.3.5 对羟基苯乙酮核磁共振谱图解析67-68
• 4.3.6 香草醛核磁共振谱图解析68-69
• 4.3.7 丁香醛核磁共振谱图解析69-70
• 4.3.8 香草乙酮核磁共振谱图解析70-71
• 4.3.9 乙酰丁香酮核磁共振谱图解析71-72
• 4.4 低聚酚类降解产物的 GPC 分析72-75
• 4.5 本章小结75-76
• 结论76-77
• 参考文献77-84
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果84-85
• 致谢85-86
• 答辩委员会对论文的评定意见86

【参考文献】

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本文编号：379090