【正文】 2%的 NaOH提取的木質(zhì)素 Ⅱ 紅外光譜 謝 1 9 532.15834.991031.391125.831223.901328.751421.811463.071507.081595.761701.262940.243430.925 0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5 5 0 5 5 6 0 6 5 7 0 7 5%T 5 0 0 1 0 0 0 1 5 0 0 2 0 0 0 2 5 0 0 3 0 0 0 3 5 0 0 W a v e n u m b e r s ( c m 1 ) 圖 12 %H2O 2%的 NaOH提取的木質(zhì)素 Ⅲ 紅外光譜 化學(xué)化工學(xué)院 08 屆本科畢業(yè)論文 13 謝 2 0 541.14834.671031.681126.041224.301328.701421.901463.161506.361594.831699.082939.903438.72 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5 5 0 5 5 6 0 6 5 7 0 7 5%T 5 0 0 1 0 0 0 1 5 0 0 2 0 0 0 2 5 0 0 3 0 0 0 3 5 0 0 W a v e n u m b e r s ( c m 1 ) 圖 13 %H2O 2%的 NaOH提取的木質(zhì)素 Ⅳ 紅外光譜 表 3 木質(zhì)素 分級組分的 紅外光譜圖解析 吸收峰歸屬 吸收波數(shù) /cm1 脫脂 竹粉 木質(zhì)素 Ⅰ 木質(zhì)素 Ⅱ 木質(zhì)素 Ⅲ 木質(zhì)素 Ⅳ 羥基中的 OH 伸縮振動 甲基、亞甲基中的 CH 伸縮振動 甲基、亞甲基中的 CH 伸縮振動 非共軛的酮，羰基和 酯 中 C=O 雙鍵伸縮振 動 芳環(huán)和 C=O 振動 芳環(huán)骨架伸縮振動 CH 變形（不對稱 CH CH2） CH 平面變形（芳環(huán)骨架中） CH 伸縮（側(cè)鏈 CH3），酚 OH 愈創(chuàng)木基甲氧基和 C=O 振動 木質(zhì)素酚醚鍵 COC 伸縮振動 對羥基 苯基 愈創(chuàng)木 酚 基 紫丁香基 化學(xué)化工學(xué)院 08 屆本科畢業(yè)論文 14 表 3 （續(xù)） 吸收峰歸屬 吸收波數(shù) /cm1 脫脂原料 木質(zhì)素 Ⅰ 木質(zhì)素 Ⅱ 木質(zhì)素 Ⅲ 木質(zhì) 素 Ⅳ 芳基 CH平面變形，伯醇 CO，甲氧基變形，非共軛 C=O 伸縮 愈創(chuàng)木基苯環(huán)上 2,3,6 CH 平面外的振動 木糖的特征吸收峰 OH 面外彎曲變形振動吸收帶，纖維素纖維典型的結(jié)晶帶 由圖 6圖 13 和表 3 可知，在 3415 cm1處 的吸收 峰 為 OH伸縮振動，表明木質(zhì)素 各級組分 中含 有較多的酚羥基和游離羥基。 據(jù)文獻(xiàn) [18]報道， 1382 cm1和 1252 cm1處的吸收峰是 CH 的變角振動， 為 糖環(huán)的特征吸收 峰； cm1為 CO 鍵的伸縮振動，是糖醛酸的特征吸收 ； 550 cm1附近是木糖的特征 吸收 峰 ； 427 cm1是纖維素纖維結(jié)晶帶的典型 吸收峰 。 化學(xué)化工學(xué)院 08 屆本科畢業(yè)論文 15 4 討論 原料不同，木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)不同；分離方法不同，所得木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)也不同。木質(zhì)素官能團(tuán)的吸收峰主要集中在 1800 cm1到 800 cm1的指紋區(qū)， 1230 cm 1220 cm1和 1123 cm1分別是對羥基 苯基、愈創(chuàng)木基和紫丁香基的 特征 吸收峰。堿木質(zhì)素 、棉桿木質(zhì)素和板栗殼乙醇木質(zhì)素均 含有 較 多的酚羥基和游離羥基表現(xiàn)為 1330 cm1處的酚 OH基的伸縮振動、 1247 cm1處 苯環(huán)上 CO 的伸縮振動，3384 cm1處 羥基的 OH 伸縮振動 ，而 磺甲基化堿木質(zhì)素和木質(zhì)素磺酸鈣 由于磺甲基化、磺化作用而使酚 羥基數(shù)量大大減少 ； 1602 cm1和 1509 cm1附近的兩個吸收峰是 π66共軛體系 C=C 伸縮振動特征譜帶，為堿木質(zhì)素基本單元愈創(chuàng)木 酚芳 香環(huán)的特征吸收峰，其 1509 cm1附近吸收峰的強(qiáng)度最為穩(wěn)定，可代表堿木質(zhì)素的 C9單元； 1460 cm1附近為甲基、亞甲基的 CH 彎曲振動吸收峰； 1428 cm1附近是甲氧基與酚基連接的特征吸收峰。 化學(xué)化工學(xué)院 08 屆本科畢業(yè)論文 19 5 結(jié)論 ⑴ 木質(zhì)素分離的較優(yōu)條件為反應(yīng)溫度 75℃ 、反應(yīng)時間為 3 h、 H2O2濃度為 %、NaOH 濃度為 %、沉淀木質(zhì)素 pH 值 ≤、加酸后得操作溫度約為 60℃ 。木質(zhì)素Ⅰ中 半纖維素的分離比較完全 ；而木質(zhì)素Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ在 cm1處又出現(xiàn)微弱的木糖特征吸收峰，這是由于木質(zhì)素吸附了少量半纖維素成分 。 近一年來，謝老師無論在學(xué)習(xí)還是生活上都給了我很大的關(guān)心和幫助。 化學(xué)化工學(xué)院 08 屆本科畢業(yè)論文 23 附圖： 圖 1 竹粉脫脂原料 A. %H2O2 、 2%NaOH 木質(zhì)素 Ⅰ B. %H2O2 、 2%NaOH 木質(zhì)素 Ⅰ （未加熱） （已加熱） C. %H2O 2%NaOH 木質(zhì)素 Ⅱ D. %H2O 2%NaOH 木質(zhì)素 Ⅲ 化學(xué)化工學(xué)院 08 屆本科畢業(yè)論文 24 E. %H2O 2%NaOH 木質(zhì)素 Ⅳ F. %H2O 2%NaOH木質(zhì)素（未加熱） G. %H2O 2%NaOH 木質(zhì)素（已加熱） 圖 2 木質(zhì)素 分級組分 A. 竹筍殼纖維素 B. 竹筍纖維素 化學(xué)化工學(xué)院 08 屆本科畢業(yè)論文 25 C. 竹子纖維素 圖 3 竹筍殼、竹筍和 竹子纖維素 A. %H2O 2%NaOH 竹子半纖維素 B. %H2O 2%NaOH 竹子半纖維素 Ⅰ C. %H2O 2%NaOH 竹子半纖維素 Ⅱ D. %H2O 2%NaOH 竹子半纖維素 Ⅲ 化學(xué)化工學(xué)院 08 屆本科畢業(yè)論文 26 E. 竹筍半纖維素 F. 竹筍半纖維素 圖 4 半纖維素 分級組分 圖 5 分離過程中沉淀半纖 維素（竹筍殼） 圖 6 分離過程中沉淀半纖維素（竹筍） 。為此，再次對謝老師表示衷心的感謝！ 同時，感謝教研室所有的老師在這四年里對我的關(guān)心和幫助。 ⑸ 本課題所采用的 堿性過氧化氫法， 不僅實現(xiàn)了木 質(zhì)素的分級分離，同時實現(xiàn)了半纖維素和纖維素的分級分離，使竹材中 纖維素、半纖維素和木質(zhì)素三組分基本 得到了有效 分離。 ⑵ 由 上述優(yōu)化條件 分級 分離 制備的 木質(zhì)素 Ⅰ 得率較高，顏色呈紅棕色，結(jié)構(gòu)較致密，抽濾時濾液難以抽出，有酸味；木質(zhì)素 Ⅱ 得率最高，結(jié)構(gòu)也比較致密，但是顏色呈現(xiàn)黃色，也有酸味；木質(zhì)素 Ⅲ 得率較低，顏色也呈紅棕色， 但是比 Ⅰ 級木質(zhì)素的要淡些，有酸味；木質(zhì)素 Ⅳ 得率最低，加熱的條件下呈淡黃色，幾乎為白色，也有酸味。本研究采用堿性過氧化氫法分級分離竹材木質(zhì)素的紅外光譜分析結(jié)果也證明了這一點（見圖 10圖 13 和表 3）。 波數(shù) 1327 cm1和 1120 cm1處 為紫丁香基的特征吸收峰，磺甲基化后 1327 cm1吸收峰消失了，紫丁香 基 結(jié)構(gòu)單元減少。不同原料、不同分離方法所得木質(zhì)素的紅外光譜圖如圖 14圖 18 所示 ，其光譜分析結(jié)果見表 4。木質(zhì)素Ⅰ在 cm1處 半纖維素的吸收峰 消失 ，說明半纖維素的分離比較完全 ；而木質(zhì)素Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ在 cm1處又出現(xiàn)微弱的木糖特征吸收峰，這可能是木質(zhì)素上吸附了少量的半纖維素成分所致 。 但沒有羧基和磺酸基的吸收峰，表明該法提取出木質(zhì)素中沒有羧基和磺酸基，缺乏這些強(qiáng)親水官能團(tuán)，并且木質(zhì)素中含有較多的羥基， 形成 了很強(qiáng)的分子內(nèi)和分子間的氫鍵，使木質(zhì)素的水溶性差 [18,19]。根據(jù)木質(zhì)素的化學(xué)結(jié)構(gòu)，可以知道木質(zhì)素的羰基主要存在于結(jié)構(gòu)單元的側(cè)鏈上，其中一部分為醛基，大多數(shù)位于結(jié)構(gòu)單元的 γ碳原子上；另一部分為酮基，多位于側(cè)鏈的 β碳原子上 [16,17]。 H2O2和 NaOH 的濃度分別降低至 %和 1%，反應(yīng)溫度為室溫，反應(yīng)時間 30 min即可。若是采取此工藝條件進(jìn)行分離半纖維素，可將 H2O2 次數(shù)減少為兩次。半纖維素 Ⅱ 的得率最高，這是由于 H2O2 的增溶作用。再次進(jìn)行濃縮，濃縮后調(diào) pH≤3，以沉淀木質(zhì)素，各步所得木質(zhì)素分別放置，實驗結(jié)果 見 圖 4。 因此，由 、 、 可知，分離木質(zhì)素的較優(yōu)條件為 %的 H2O 1%的NaOH，并在 75℃ 下反應(yīng) 3 h，木質(zhì)素的得率可達(dá) 21%。所以，在分級分離的過程中最好 化學(xué)化工學(xué)院 08 屆本科畢業(yè)論文 8 采用 75℃ 反應(yīng) 3 h進(jìn)行分離，在此條件下不僅可以提高木質(zhì)素的產(chǎn)率也可以提高半纖維素的產(chǎn)率。因此 H2O2的濃度越低越有利于木質(zhì)素的提取，這是由于 H2O2的作用是為了脫木質(zhì)素和漂白，并可提高半纖維素的溶解度，對半纖維