楊木預(yù)水解過(guò)程中木素結(jié)構(gòu)的變化及其對(duì)后續(xù)制漿的影響.pdf

1、制漿前對(duì)原料進(jìn)行預(yù)水解，盡可能提取出原料中的半纖維素是實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)精煉的前提，在生物質(zhì)綜合利用方面具有重要意義。本文以楊木為原料，研究了熱水預(yù)水解條件下木片殘余組分和水解液化學(xué)成分的變化、殘余木素的結(jié)構(gòu)變化以及預(yù)水解處理對(duì)后續(xù)制漿的影響。著重探討了楊木木片中碳水化合物和木素的溶出規(guī)律。
　　首先，研究了熱水預(yù)水解條件對(duì)楊木木片和水解液的化學(xué)組分以及性能的影響。結(jié)果表明，提高楊木木片的預(yù)水解溫度和保溫時(shí)間對(duì)半纖維素和木素的降解溶出均有

2、促進(jìn)作用。預(yù)水解過(guò)程可提取約37％的碳水化合物和20%的木素。然而，繼續(xù)增加預(yù)水解強(qiáng)度，并不能降解更多的木素，反而會(huì)有更多的木素存在于殘余木片中。這可能是由于已溶解的木素在較強(qiáng)的預(yù)水解條件下又重新吸附到了木材纖維表面，而這種再吸附主要發(fā)生在木片的外表面而非內(nèi)切面。
　　研究表明，160℃是有效降解和溶出半纖維素的最低反應(yīng)溫度。當(dāng)反應(yīng)溫度不變時(shí)，增加保溫時(shí)間（≥30 min）能進(jìn)一步將半纖維素從殘余木片中提取出來(lái)。與此同時(shí)，少量的木

3、素和纖維素也會(huì)降解溶出。繼續(xù)加強(qiáng)預(yù)水解反應(yīng)溫度和保溫時(shí)間，殘余木片中糖的含量達(dá)到了一個(gè)平穩(wěn)的狀態(tài)，預(yù)示著糖的溶解和再吸附達(dá)到了一個(gè)平衡，不會(huì)有更多的糖吸附于木材表面。但在較強(qiáng)的預(yù)水解條件下，溶解于水解液中糖的濃度持續(xù)降低，這是由糖再吸附于殘余木片表面的同時(shí)也會(huì)降解生成糠醛及糠醛衍生物所致。
　　采用激光光散射、FTIR、31P-NMR等現(xiàn)代儀器分析技術(shù)對(duì)原料預(yù)水解后殘余木片的磨木木素的化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。激光光散射分析結(jié)果顯示，預(yù)

4、水解溫度越高，木素平均分子量越大但多分散性降低。紅外檢測(cè)結(jié)果表明，水解后的木素-OH、苯環(huán)C-H、木素酚醚型單元和木素愈創(chuàng)木基型C＝O單元的含量升高，但木素紫丁香基、縮聚型愈創(chuàng)木基和C-H鍵的量低于對(duì)照組。另外，采用31P-NMR分析技術(shù)對(duì)木素羥基含量的檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，預(yù)水解后脂肪族羥基和對(duì)酚羥基含量均低于對(duì)照組，但木素紫丁香基型酚羥基、愈瘡木基型酚羥基、縮合型酚羥基和非縮合型酚羥基含量都呈增加趨勢(shì)。這些結(jié)果與木素?zé)岱治龉餐砻鳎A(yù)水解過(guò)程中