对甲基苯磺酸解离杨木化学组分的研究
发布时间：2022-01-20 04:53
木质纤维素是植物光合作用的可再生自然资源,主要由植物细胞壁中的纤维素,半纤维素和木素组成。纤维素是在平行链中包含许多葡萄糖单元的多糖,半纤维素是多糖的异质类,包括木葡聚糖,木聚糖,甘露聚糖和葡甘露聚糖,木素是一种不规则的多酚类聚合物,含有愈创木酰基（G）,丁香基（S）和对羟苯基（H）结构。通过使用可再生的木质纤维生物质生产燃料,功能材料和化学品,生物炼制过程可为即将来临的石油危机提供了很好的解决方案。然而,与石油不同的是,木质纤维素是一种固体、非均质且难降解的材料。为了克服其固有的顽固性,我们开发出对甲基苯磺酸（p-Ts OH）流式组分解离技术,期望通过p-Ts OH解聚杨木细胞壁化学组分达到快速无损解离的目的。研究表明,p-Ts OH流式解离可实现杨木化学组分的分离,具有木素和碳水化合物降解低,木素结构保持完整的优势,有利于后续半纤维素、木素和纤维素的高值化利用,相信本研究的实验结果和理论发现对杨木资源化利用具有实践指导意义。通过p-Ts OH流式解离杨木,并对水解液和固体残余物（WIS）进行成分分析,得出p-Ts OH流式解离在木素的保留率和碳水化合物的保护具有明显优势,大约82....
【文章来源】：齐鲁工业大学山东省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
现代造纸工业生物质精炼工艺流程[15]
齐鲁工业大学硕士学位论文7一方面，PHA是一种生物塑料，具有类似石油基塑料的物理化学和机械特性，PHA也可以用于医疗、农用工业、制药和食品应用，作为生物塑料[38]，还可以用于包装、纺织品和假肢。但是由于成本高，PHA在这些产品中并未大量使用，所以要降低成本，寻找代替原料，例如半纤维素提取物。从小麦秸秆和甘蔗渣等非木质纤维素生物质提取半纤维素，被农业部门是增值产品的来源。在非木质生物质原料中，分离半纤维素最好的方法就是热水解法[39]，半纤维素中富含戊糖，所以热水中的戊糖含量很高，戊糖可以使用不同的酸诱导向PHA转化，戊糖作为一种生产PH的碳源，具有非凡的潜力。同时，戊糖还可以通过戊糖磷酸途径转化为丙酮酸，制备能够积聚高附加值化合物的微生物培养物[40]。图1.2单糖脱水形成的化合物[41]半纤维素为分子量相对较低的聚碳水化合物，在木质纤维素原料组分分离过程中容易降解溶出，可进行下一步的加工应用。但半纤维素自身化学结构的特点，如分支度的差异，游离羟基的存在等限制了其在工业上的推广，所以对半纤维素的衍生或者改性，使得其在热稳定性、溶解性等性质发生改变，从而获得不同功能和不同性质的半纤维素基材料，如抗水性材料、热塑性材料、半纤维素水凝胶以及半纤维素与其半纤维素复合而成的新材料等[42-44]。RenJun-li[45]等人以小麦秸秆半纤维素为原料，在40oC的条件下反应时间35min，以N,N-二甲基甲酰胺-氯化锂均相介质，4-二甲基氨基吡啶为催化剂，使半纤维素酯化，得到热稳定性良好的半纤维素基疏水性生物材料。1.3.2木素的增值利用木素是一种三维的高分子网状化合物，具有非结晶性和芳香族特征等特点，苯丙烷单元是木素的结构单元，通过醚键链接而成，如图1.3所示[46]三种不同的木素
第1章绪论8基本结构单元，木素是由这些单元结构形成多支链的、聚合度比较高的三维立体结构的复杂的高聚物，对植物的生长、防御和形态起着至关重要的作用。一般情况下，不同的植物木素分子结构不同[47]，在各种麻类韧皮中含有5%-15%,在棉短绒和棉纤维中不含木素，在针叶林形成层中木素含量有23%-25%，在阔叶木形成层中木素含量有20%-25%[48]。图1.3木素基本结构单元木素的结构复杂而又独特，成为自然界唯一能提供可再生芳基化合物的非化石资源。木素分子因含有多种功能基团和活性位点，并且木素的C/O及C/H含量比与石油相似，成为生产高附加值芳香化学品和生物燃油最具潜力的可再生原料[49]。但是，由于工艺落后，成本过高，木素绝大部分直接燃烧用来发电[50]，只有不到2%被利用，木素资源浪费严重。将木素从木质纤维素中分离出来，用于生产木素的高附加值化学品，是实现木素高值化利用重要方法之一，可获得直接或者间接的经济效益或者生态效益。通过对碳水化合物选择性水解，使木素以固体的形式从生物质原料分离出来，如我们常用的有机溶剂法制浆、烧碱法制浆和硫酸盐法制浆，就可获得相应的木素产品。另外，将木素降解为可溶性木素碎片，通过高速离心或者透析的方式分离废液中不溶性固体杂质，这是可溶性木素获取的另外一种方法，如我们常见的稀酸水解生物质原料，水解液用于糠醛和单糖等的生产。目前，从多用途和多功能的实际应用中制备木素产品的衍生物非常具有挑战性。GaoShishuai等[51]人利用聚合和动态化学来合成基于木素的动力学网络木素，NMR分析证明，接枝木素的理想化性质可根据聚合反应条件进行调节。由于香草醛基团的醛基，可以使用二胺作为交联剂来调节木素的机械性能[52]，加入交联剂后，还表现出很多
【参考文献】：
期刊论文
[1]磷钨酸铯催化工业蔗渣木质素制备酚类化学品[J]. 黎演明,吴学众,卢波,杜芳黎,龙思宇,黄华林,唐培朵. 可再生能源. 2018(02)
[2]半纤维素基功能材料的研究进展[J]. 周帅,苗庆显,黄六莲,陈礼辉. 林产化学与工业. 2017(06)
[3]半纤维素功能材料的研究进展[J]. 高海龙,刘娜,傅英娟,孙蒙崖. 造纸科学与技术. 2017(06)
[4]深度共熔溶剂对尾叶桉木质素的溶解选择性[J]. 刘钧,王菊,岳莺莺,付严,常杰. 精细化工. 2016(11)
[5]非酶催化转化半纤维素生成能源及高附加值化学品[J]. 李慧玲,任俊莉,彭新文,王帅阳,孙润仓. 化工进展. 2012(08)
[6]木质纤维素原料的高沸点有机溶剂预处理[J]. 孙付保,娄秀平,杨玉春,洪嘉鹏,陈亚楠. 中国酿造. 2011(12)
[7]木质纤维素类生物质高温液态水预处理技术[J]. 余强,庄新姝,袁振宏,亓伟,王闻,王琼,杨丽芳,谭雪松. 化工进展. 2010(11)
[8]半纤维素提取技术及综合利用研究进展[J]. 张伯坤,张美云,李金宝. 黑龙江造纸. 2009(03)
[9]林木生物质收获机械发展现状[J]. 赵静,钱桦,袁湘月,俞国胜. 林业机械与木工设备. 2006(05)
[10]高沸醇木质素的研究进展[J]. 程贤甦,陈云平,吴耿云,陈耀庭,杨相玺. 化工进展. 2006(02)
博士论文
[1]木材热诱发变色过程中发色体系形成机理[D]. 陈瑶.北京林业大学 2012
本文编号：3598207
【文章来源】：齐鲁工业大学山东省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
现代造纸工业生物质精炼工艺流程[15]
齐鲁工业大学硕士学位论文7一方面，PHA是一种生物塑料，具有类似石油基塑料的物理化学和机械特性，PHA也可以用于医疗、农用工业、制药和食品应用，作为生物塑料[38]，还可以用于包装、纺织品和假肢。但是由于成本高，PHA在这些产品中并未大量使用，所以要降低成本，寻找代替原料，例如半纤维素提取物。从小麦秸秆和甘蔗渣等非木质纤维素生物质提取半纤维素，被农业部门是增值产品的来源。在非木质生物质原料中，分离半纤维素最好的方法就是热水解法[39]，半纤维素中富含戊糖，所以热水中的戊糖含量很高，戊糖可以使用不同的酸诱导向PHA转化，戊糖作为一种生产PH的碳源，具有非凡的潜力。同时，戊糖还可以通过戊糖磷酸途径转化为丙酮酸，制备能够积聚高附加值化合物的微生物培养物[40]。图1.2单糖脱水形成的化合物[41]半纤维素为分子量相对较低的聚碳水化合物，在木质纤维素原料组分分离过程中容易降解溶出，可进行下一步的加工应用。但半纤维素自身化学结构的特点，如分支度的差异，游离羟基的存在等限制了其在工业上的推广，所以对半纤维素的衍生或者改性，使得其在热稳定性、溶解性等性质发生改变，从而获得不同功能和不同性质的半纤维素基材料，如抗水性材料、热塑性材料、半纤维素水凝胶以及半纤维素与其半纤维素复合而成的新材料等[42-44]。RenJun-li[45]等人以小麦秸秆半纤维素为原料，在40oC的条件下反应时间35min，以N,N-二甲基甲酰胺-氯化锂均相介质，4-二甲基氨基吡啶为催化剂，使半纤维素酯化，得到热稳定性良好的半纤维素基疏水性生物材料。1.3.2木素的增值利用木素是一种三维的高分子网状化合物，具有非结晶性和芳香族特征等特点，苯丙烷单元是木素的结构单元，通过醚键链接而成，如图1.3所示[46]三种不同的木素
第1章绪论8基本结构单元，木素是由这些单元结构形成多支链的、聚合度比较高的三维立体结构的复杂的高聚物，对植物的生长、防御和形态起着至关重要的作用。一般情况下，不同的植物木素分子结构不同[47]，在各种麻类韧皮中含有5%-15%,在棉短绒和棉纤维中不含木素，在针叶林形成层中木素含量有23%-25%，在阔叶木形成层中木素含量有20%-25%[48]。图1.3木素基本结构单元木素的结构复杂而又独特，成为自然界唯一能提供可再生芳基化合物的非化石资源。木素分子因含有多种功能基团和活性位点，并且木素的C/O及C/H含量比与石油相似，成为生产高附加值芳香化学品和生物燃油最具潜力的可再生原料[49]。但是，由于工艺落后，成本过高，木素绝大部分直接燃烧用来发电[50]，只有不到2%被利用，木素资源浪费严重。将木素从木质纤维素中分离出来，用于生产木素的高附加值化学品，是实现木素高值化利用重要方法之一，可获得直接或者间接的经济效益或者生态效益。通过对碳水化合物选择性水解，使木素以固体的形式从生物质原料分离出来，如我们常用的有机溶剂法制浆、烧碱法制浆和硫酸盐法制浆，就可获得相应的木素产品。另外，将木素降解为可溶性木素碎片，通过高速离心或者透析的方式分离废液中不溶性固体杂质，这是可溶性木素获取的另外一种方法，如我们常见的稀酸水解生物质原料，水解液用于糠醛和单糖等的生产。目前，从多用途和多功能的实际应用中制备木素产品的衍生物非常具有挑战性。GaoShishuai等[51]人利用聚合和动态化学来合成基于木素的动力学网络木素，NMR分析证明，接枝木素的理想化性质可根据聚合反应条件进行调节。由于香草醛基团的醛基，可以使用二胺作为交联剂来调节木素的机械性能[52]，加入交联剂后，还表现出很多
【参考文献】：
期刊论文
[1]磷钨酸铯催化工业蔗渣木质素制备酚类化学品[J]. 黎演明,吴学众,卢波,杜芳黎,龙思宇,黄华林,唐培朵. 可再生能源. 2018(02)
[2]半纤维素基功能材料的研究进展[J]. 周帅,苗庆显,黄六莲,陈礼辉. 林产化学与工业. 2017(06)
[3]半纤维素功能材料的研究进展[J]. 高海龙,刘娜,傅英娟,孙蒙崖. 造纸科学与技术. 2017(06)
[4]深度共熔溶剂对尾叶桉木质素的溶解选择性[J]. 刘钧,王菊,岳莺莺,付严,常杰. 精细化工. 2016(11)
[5]非酶催化转化半纤维素生成能源及高附加值化学品[J]. 李慧玲,任俊莉,彭新文,王帅阳,孙润仓. 化工进展. 2012(08)
[6]木质纤维素原料的高沸点有机溶剂预处理[J]. 孙付保,娄秀平,杨玉春,洪嘉鹏,陈亚楠. 中国酿造. 2011(12)
[7]木质纤维素类生物质高温液态水预处理技术[J]. 余强,庄新姝,袁振宏,亓伟,王闻,王琼,杨丽芳,谭雪松. 化工进展. 2010(11)
[8]半纤维素提取技术及综合利用研究进展[J]. 张伯坤,张美云,李金宝. 黑龙江造纸. 2009(03)
[9]林木生物质收获机械发展现状[J]. 赵静,钱桦,袁湘月,俞国胜. 林业机械与木工设备. 2006(05)
[10]高沸醇木质素的研究进展[J]. 程贤甦,陈云平,吴耿云,陈耀庭,杨相玺. 化工进展. 2006(02)
博士论文
[1]木材热诱发变色过程中发色体系形成机理[D]. 陈瑶.北京林业大学 2012
本文编号：3598207
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