预水解硫酸盐法制浆过程伴生半纤维素和木质素转化研究

发布时间：2022-02-18 10:01

　　近年来,随着对溶解浆需求量的增加,预水解硫酸盐法生产溶解浆过程中产生的生物质副产物（预水解液、木质素和溶解浆中残余的半纤维素）也显著增多。该文围绕这些工业副产物处理过程中存在的问题,对预水解液、制浆工业木质素和溶解浆中残余的半纤维素的高值转化利用进行了初步探究。利用NMR对溶解浆脱除的半纤维素进行结构表征,发现这些半纤维素主要是由几乎不含支链的高纯度木聚糖组成,是制备低聚木糖的理想原料。该研究以溶解浆中提取的半纤维素为原料,通过酸解和酶解法制备低聚木糖。结果表明,利用1%的硫酸,在120℃下反应60 min得到低聚木糖的得率最高,为45.18%,其中木六糖占低聚木糖总量的47.00%。在酶解过程中,较优条件下（120 IU/g底物,8 h）得到低聚木糖的最高得率为42.96%,其中木二糖和木三糖占低聚木糖总量的90.55%。以上述半纤维素副产物为原料通过水热碳化的方法制备水热碳微球,并利用不同的活化剂（KOH、K2CO3、Na2CO3和ZnCl2）对碳微球进行活化,改善碳微球的电化学性能。分别利用SEM、N2吸附-脱附、XPS、拉曼光谱和电化学工作站对碳微球的结构和性质进行表征测试,结... 

【文章来源】：北京林业大学北京市211工程院校教育部直属院校

【文章页数】：113 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 木质纤维原料概述
    1.3 预水解硫酸盐法制浆
    1.4 预水解液及其组分分离和应用
        1.4.1 预水解液的组分分离
        1.4.2 预水解液的应用
    1.5 预水解硫酸盐法制浆过程中半纤维素副产物及其应用
        1.5.1 半纤维素制备低聚木糖
        1.5.2 半纤维素基材料的制备与应用
    1.6 预水解硫酸盐法制浆过程中木质素副产物及其应用
        1.6.1 木质素基材料的制备与应用
        1.6.2 木质素制备化学品
    1.7 选题的目的、意义及研究内容
2 溶解浆半纤维素酸解和酶解法制备低聚木糖
    2.1 引言
    2.2 实验原料和方法
        2.2.1 实验原料
        2.2.2 半纤维素的酸水解
        2.2.3 半纤维素的酶水解
        2.2.4 分析方法
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 半纤维素的物理化学性质
        2.3.2 酸水解半纤维素制备XOS
        2.3.3 酶水解半纤维素制备XOS
        2.3.4 酸水解半纤维素与酶水解半纤维素的比较
    2.4 本章小结
3 半纤维素基活性碳微球的制备及其在超级电容器中的应用
    3.1 引言
    3.2 实验原料和方法
        3.2.1 实验原料
        3.2.2 水热碳微球的制备与活化
        3.2.3 碳微球的表征
        3.2.4 电化学测试
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 碳微球的制备与表征
        3.3.2 碳微球的活化与表征
        3.3.3 电化学测试
    3.4 本章小结
4 预水解液水热碳化制备碳微球及其在污染物去除中的应用
    4.1 引言
    4.2 实验原料和方法
        4.2.1 实验原料
        4.2.2 碳微球的制备
        4.2.3 碳微球的表征
        4.2.4 吸附实验
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 预水解液的表征
        4.3.2 碳微球的合成
        4.3.3 预水解液中加入硫酸水热碳化生成碳微球的机理
        4.3.4 预水解液合成功能性碳微球
        4.3.5 活化的碳微球用于废水中Pb(Ⅱ)离子和亚甲基蓝的去除
    4.4 本章小结
5 木质素连接键对其氧化制备香草醛的影响
    5.1 引言
    5.2 实验原料和方法
        5.2.1 实验原料
        5.2.2 木质素模型化合物
        5.2.3 木质素的碱性硝基苯氧化
        5.2.4 表征原料木质素和氧化后的木质素
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 原料木质素的组成分析
        5.3.2 原料木质素的红外分析
        5.3.3 木质素的碱性硝基苯氧化
        5.3.4 原料木质素和氧化后木质素的2D-HSQC NMR分析
        5.3.5 木质素模型化合物的碱性硝基苯氧化
    5.4 本章小结
6 结论与展望
    6.1 主要结论
    6.2 论文创新点
    6.3 对今后研究工作的建议
参考文献
个人简介
导师简介
获得成果目录清单
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]Integrated Forest Biorefinery:Value-added Utilization of Dissolved Organics in the Prehydrolysis Liquor of Prehydrolysis Kraft （PHK） Dissolving Pulp Production Process[J]. Bo Yang,BaoBin Wang,GuanHua Wang,ZhiBin He,YongHao Ni.  Paper and Biomaterials. 2018(03)
[2]木质素化学催化解聚研究新进展[J]. 张学铭,吴苗,许凤.  林业工程学报. 2017(04)
[3]可再生生物质资源——木质素的研究[J]. 李忠正.  南京林业大学学报(自然科学版). 2012(01)
[4]半纤维素作为造纸助剂的研究进展[J]. 王芳芳,陈嘉川,杨桂花,黄峰.  纤维素科学与技术. 2011(01)
[5]以制浆造纸产业为平台的生物炼制新模式[J]. 胡湛波,柴欣生,王景全,孔海南.  化学进展. 2008(09)
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博士论文
[1]生物质木质素结构解析及其预处理解离机制研究[D]. 文甲龙.北京林业大学 2014
[2]农林生物质半纤维素分离及降解制备低聚木糖研究[D]. 边静.北京林业大学 2013

硕士论文
[1]木质素基碳纤维的制备与结构性能研究[D]. 江雪峰.宁波大学 2018
[2]麦草秸秆中半纤维素水解液发酵制备木糖醇的研究[D]. 马浩.齐鲁工业大学 2017
[3]杨木预水解液中低聚糖的分离和提纯[D]. 陈晓倩.齐鲁工业大学 2014
[4]松木溶解浆的制备及预水解液的研究[D]. 李萍萍.华南理工大学 2013
[5]桉木预水解废液制备糠醛的研究[D]. 时锋.中国林业科学研究院 2012



本文编号：3630634