木质纤维组分分离、衍生化及热化学转化研究

发布时间：2021-02-16 18:13

　　不可再生性石化资源的过度消耗带来了日益严峻的能源和环境问题。我国作为一个农业大国,每年的农林废弃物达7亿多吨。将这些产量巨大且可再生的木质纤维素资源高效转化为能源、化学品及新型材料对实现人类可持续性发展具有重要意义。因此,以木质纤维素资源补充或部分替代化石资源在能源、化工及材料领域的应用受到了世界各国的广泛关注。本文围绕木质纤维素资源的高值化利用,对木质纤维素的组分分离解析、衍生化以及热化学转化开展了一系列的研究。（1）采用逐级增强的抽提方法对小叶章原料中半纤维素和木质素进行了连续抽提,研究了逐级递增的抽提强度对半纤维素和木质素产率及其结构的影响。研究发现,经过热水、70%乙醇溶液以及含有不同浓度Na OH的70%乙醇溶液（0.2%、1.0%、2.0%、4.0%和8.0%）连续抽提可以将小叶章中99%以上的半纤维素和64%的木质素分离出来。其中,水溶性半纤维素主要是β-D-葡聚糖和少量的果胶物质,醇溶性半纤维素主要是聚阿拉伯半乳糖,碱溶性半纤维素主要是聚阿拉伯糖木糖,而且随着碱浓度的增加,半纤维素分子量呈先上升后下降的趋势,而其支链度则不断下降。水溶性木质素约占全部提取木质素的3.5%... 

【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：200 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 木质纤维原料结构及组分分离研究
        1.2.1 纤维素
        1.2.2 半纤维素
        1.2.3 木质素
        1.2.4 木质纤维素
        1.2.5 木质纤维素主要组分的分离
    1.3 纤维素及半纤维素衍生化
        1.3.1 纤维素及半纤维素酯化产物
        1.3.2 纤维素及半纤维素醚化产物
    1.4 木质纤维素水热液化研究
        1.4.1 纤维素和半纤维素水热液化
        1.4.2 木质素水热液化
    1.5 木质纤维素及其各个组分的热解研究
        1.5.1 木质纤维素热解类型
        1.5.2 木质纤维素各个组分的热解路径及产物分布
    1.6 选题的目的、意义和主要研究内容
        1.6.1 选题的目的和意义
        1.6.2 主要研究内容
第二章 半纤维素及木质素组分分离与结构解析研究
    2.1 小叶章中半纤维素的分离及结构解析
        2.1.1 前言
        2.1.2 实验部分
        2.1.3 结果与讨论
        2.1.4 结论
    2.2 小叶章中木质素的分离及结构解析
        2.2.1 前言
        2.2.2 实验部分
        2.2.3 理论模拟
        2.2.4 结果与讨论
        2.2.5 结论
第三章 酯交换快速制备纤维素酯类衍生物
    3.1 前言
    3.2 实验部分
        3.2.1 原料与试剂
        3.2.2 纤维素聚合度的测定
        3.2.3 酯交换法制备纤维素酯类衍生物
        3.2.4 纤维素酯类衍生物取代度的测定
        3.2.5 分析方法与检测设备
    3.3 理论模拟
        3.3.1 模型物选择
        3.3.2 计算软件及计算资源
        3.3.3 计算方法
    3.4 结果与讨论
        3.4.1 纤维素酯交换及其副反应
        3.4.2 反应溶剂、催化剂及酯化剂的选择
        3.4.3 酯交换反应条件对醋酸纤维素取代度的影响
        3.4.4 不同链长纤维素酯类衍生物的合成及其溶解性
        3.4.5 纤维素酯类的红外分析
        3.4.6 纤维素酯类的广角及小角XRD分析
        3.4.7 纤维素酯类的核磁分析
        3.4.8 纤维素酯类的热分析
        3.4.9 理论计算用于研究纤维素酯化反应活性
    3.5 结论
第四章 氰乙基半纤维素及半纤维素基水凝胶的制备与表征
    4.1 氰乙基半纤维素的合成及其水合生成甲氨酰乙基半纤维素
        4.1.1 前言
        4.1.2 实验部分
        4.1.3 结果与讨论
        4.1.4 结论
    4.2 多重响应型半纤维素基水凝胶的制备与表征
        4.2.1 前言
        4.2.2 实验部分
        4.2.3 结果与讨论
        4.2.4 结论
第五章 木质纤维素水热液化行为、产物分布及降解机理
    5.1 无催化条件下黄竹水热液化行为及其产物分布
        5.1.1 前言
        5.1.2 实验部分
        5.1.3 结果与讨论
        5.1.4 结论
    5.2 过渡金属硫酸盐对单糖及纤维素液化行为及其产物分布的影响
        5.2.1 前言
        5.2.2 实验部分
        5.2.3 结果与讨论
        5.2.4 结论
    5.3 过渡金属氧化物对单糖及纤维素液化行为及其产物分布的影响
        5.3.1 前言
        5.3.2 实验部分
        5.3.3 结果与讨论
        5.3.4 结论
    5.4 理论模拟用于研究木糖和葡萄糖的水热降解路径
        5.4.1 前言
        5.4.2 实验部分
        5.4.3 结果与讨论
        5.4.4 结论
第六章 木质纤维原料热解产物分布及降解路径分析
    6.1 前言
    6.2 实验部分
        6.2.1 原料与试剂
        6.2.2 分析方法与检测设备
    6.3 理论模拟
        6.3.1 模型物选择
        6.3.2 计算软件及计算资源
        6.3.3 计算方法
    6.4 结果与讨论
        6.4.1 木质纤维素及其主要组分热解生物碳产率及其元素分析
        6.4.2 木质纤维素及其主要组分热解生物碳红外、XRD及其形貌分析
        6.4.3 木质纤维素及其主要组分热解Py-GC/MS分析
        6.4.4 木质纤维素及其主要组分的热解TGA-FTIR分析
        6.4.5 理论计算用于研究木质纤维素组分热解规律
    6.5 结论
结论与展望
    一、结论
    二、本论文创新之处
    三、对未来工作的建议
参考文献
攻读博士学位期间取得的研究成果
致谢
附件


【参考文献】：
期刊论文
[1]半纤维素酯化和醚化改性研究进展[J]. 王海涛,耿增超,孟令军,殷金岩,佘雕.  西北林学院学报. 2012(05)
[2]农林废弃物再利用研究进展与展望[J]. 杨珏.  北方环境. 2011(07)
[3]高温液态水中葡萄糖无催化降解反应动力学(英文)[J]. 荆琪,吕秀阳.  Chinese Journal of Chemical Engineering. 2008(06)
[4]纤维素醚市场现状及发展趋势[J]. 卜新平.  化学工业. 2008(03)
[5]高温液态水中木糖无催化分解反应动力学(英文)[J]. 荆琪,吕秀阳.  Chinese Journal of Chemical Engineering. 2007(05)
[6]生物质热解研究现状与展望[J]. 赵廷林,王鹏,邓大军,舒伟,曹冬辉.  农业工程技术(新能源产业). 2007(05)
[7]纤维素醚的特点、制备及在工业中的应用[J]. 张光华,朱军峰,徐晓凤.  纤维素科学与技术. 2006(01)

博士论文
[1]生物质催化热解炭化的试验研究与机理分析[D]. 宋成芳.浙江工业大学 2013
[2]功能化半纤维素高效合成及其材料应用研究[D]. 彭新文.华南理工大学 2012
[3]基于生物炼制的竹材组分分离及苄基化研究[D]. 李明飞.北京林业大学 2012
[4]生物质催化热解和气化的应用基础研究[D]. 李建芬.华中科技大学 2007



本文编号：3036740