共軛酸堿預(yù)處理體系下楊木細(xì)胞壁組分的降解、遷移及溶出規(guī)律.pdf

1、制漿前對植物纖維原料進(jìn)行預(yù)處理提取半纖維素是實現(xiàn)其有效利用的重要措施。在預(yù)處理過程中，伴隨著碳水化合物、木素的降解及遷移溶出，原料的化學(xué)組成及微區(qū)分布發(fā)生很大變化，將對后續(xù)制漿造紙過程產(chǎn)生重要影響。因此，明晰預(yù)處理過程中原料細(xì)胞壁組分的降解、遷移及溶出規(guī)律是建立生物質(zhì)精煉平臺急需解決的問題之一。
　　本研究針對植物纖維細(xì)胞壁組分所涉及到的水解、降解和縮合反應(yīng)與pH密切相關(guān)的特點，為抑制水熱預(yù)處理過程中低聚糖進(jìn)一步降解為單糖、單糖進(jìn)

2、一步分解為糠醛等小分子降解物質(zhì)、以及木質(zhì)素分子之間和木質(zhì)素分子與糠醛之間的縮合，采用乙酸-乙酸鈉共軛酸堿緩沖溶液調(diào)控預(yù)處理體系中的水合氫離子濃度，研究了楊木木片預(yù)處理液中糖類及其降解物以及木素及其降解產(chǎn)物的變化規(guī)律，系統(tǒng)分析了預(yù)處理過程中半纖維素和木素的溶出規(guī)律，并借助XPS和SEM分析了木片表面的化學(xué)成分和形貌變化。結(jié)果表明，乙酸-乙酸鈉共軛酸堿對可以抵御楊木預(yù)水解過程中產(chǎn)生的酸性物質(zhì)，將體系的pH值穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)，對纖維細(xì)胞壁化學(xué)

3、組分的溶出以及溶出物質(zhì)在液相中的存在形式起到一定的調(diào)控作用。在預(yù)處理的升溫階段，即有較多半纖維素降解溶出，保溫60 min后，緩沖比為0.1的乙酸-乙酸鈉體系的聚戊糖脫除率可達(dá)64.6％。相比于熱水預(yù)處理體系，乙酸-乙酸鈉緩沖溶液預(yù)處理體系所得預(yù)水解液中的低聚糖含量相對較高，單糖含量相對較低，尤其是糠醛、5-羥甲基糠醛等小分子降解產(chǎn)物含量較低。而且，隨著乙酸-乙酸鈉緩沖比的增加，低聚糖在總糖中所占的比例增加。乙酸-乙酸鈉共軛酸堿對可以調(diào)

4、控半纖維素的水解強(qiáng)度，防止低聚糖的過度降解以及單糖的進(jìn)一步降解，提高糖類的收獲率。采用乙酸-乙酸鈉緩沖溶液將預(yù)處理體系維持在較低且適宜的pH水平，有利于木素的溶出，而緩沖比較高的乙酸-乙酸鈉體系可減少預(yù)水解液中香草醛、愈創(chuàng)木酚、丁香醛、對羥基苯甲酸等木素降解產(chǎn)物的含量。在預(yù)處理過程中，大約有20%的木素可被脫除。隨著保溫時間的延長，木片中的酸不溶木素含量降低，而酸溶木素含量逐漸增加。經(jīng)乙酸-乙酸鈉高溫預(yù)水解后，木片外表面覆蓋有許多微小球