【正文】 3 0 0 0 3 5 0 0 W a v e n u m b e r s ( c m 1 ) 圖 8 %H2O 2%的 NaOH提取的木質(zhì)素紅外光譜（已加熱） 謝 1 5 528.24833.301030.141124.941167.651226.121328.391422.021463.041513.231601.901705.782849.942924.343433.44 4 0 4 5 5 0 5 5 6 0 6 5 7 0 7 5 8 0 8 5 9 0 9 5 1 0 0%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 9 %H2O 2%的 NaOH提取的木質(zhì)素 Ⅰ 紅外光譜（未加熱） 化學(xué)化工學(xué)院 08 屆本科畢業(yè)論文 12 謝 1 7 636.66832.521029.861123.501223.651267.281328.351423.011460.781512.261597.502936.863428.44 6 0 6 2 6 4 6 6 6 8 7 0 7 2 7 4 7 6 7 8 8 0 8 2 8 4 8 6 8 8 9 0 9 2 9 4 9 6 9 8%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 10 %H2O 2%的 NaOH提取的木質(zhì)素 Ⅰ 紅外光譜（已加熱） 謝 1 8 528.64833.801029.371124.681223.501328.501422.121462.961510.021600.411692.642938.513414.84 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 11 %H2O 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 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。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]。這是因?yàn)檫@兩種物質(zhì)木質(zhì)化程度較低，木質(zhì)素的含量較低，結(jié)構(gòu)比較疏松，不易提取。 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。由圖 5 可以看出，竹子中木質(zhì)素的得率最高，竹筍和竹筍殼的得率較低。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。 木質(zhì)素、半纖維素、纖維素在分級分離過程中的顏色、形態(tài) 化學(xué)化工學(xué)院 08 屆本科畢業(yè)論文 9 特征及最終產(chǎn)品的顏色、形態(tài)特征 見附圖 2附圖 6。半纖維素 Ⅱ 的得率最高，這是由于 H2O2 的增溶作用。 5 . 7 58 . 0 34 . 9 41 . 0 12 0 . 70510152025Ⅰ級 Ⅱ級 Ⅲ級 Ⅳ級 總得率分離級數(shù)木質(zhì)素得率（%） 圖 4 木質(zhì)素 分級組分 的得率 由 表 2 可知，木質(zhì)素 Ⅱ 、 Ⅲ 、 Ⅳ 的 色 度比 木質(zhì)素 Ⅰ 的要 淺 ，這是 因 H2O2的 漂白作用 所致 ；加熱分離的木質(zhì)素比不加熱的木質(zhì)素顏色深，木質(zhì)素 Ⅳ 除外。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(shí)驗(yàn)結(jié)果 見 圖 4。然后在沉淀中按照 1:20 的固液比加入%的 H2O 2%的 NaOH 固體于 75℃ 下反應(yīng) 3h，反應(yīng)完畢后進(jìn)行抽濾，沉淀干燥，此步重復(fù)三次。 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%。這是因?yàn)樵诔叵?，木質(zhì)素不易聚集，過濾時，有一部分就會隨濾液流失，使得產(chǎn)率下降。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。所以，在實(shí)際生產(chǎn)中， H2O2的 濃度取 %較好。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，對半纖維素起到增溶的作用。當(dāng) H2O2 的濃度由 %升高到 %時，木質(zhì)素的得率由 %降低到 %，下降率為 %。由圖 3 可知， H2O2濃度在 %時，木質(zhì)素的得率最高。 雙氧水濃度對木質(zhì)素 的影響 為考察不同 H2O2濃度對木質(zhì)素得率的影響，準(zhǔn)確稱取原料 30 g、 NaOH g，加入 600 mL80%的乙醇于 75℃ 下反應(yīng) 3 h，反應(yīng)完畢后抽濾，沉淀干燥。由此可見， NaOH 用量越多， 化學(xué)化工學(xué)院 08 屆本科畢業(yè)論文 7 木質(zhì)素的沉淀量越少，沉淀木質(zhì)素所用的 HCl 的量也會增多，造成試劑的浪費(fèi)。與 NaOH 濃度為 1 %時的木質(zhì)素得率相比， NaOH 濃度為 3 %時的木質(zhì)素得率下降了 71%。然后準(zhǔn)確稱取脫脂原料 2 g，加入 %的 H2O2 40 mL， NaOH 用量分別為 %、 %、 %、 %，并于 75℃ 下反應(yīng) 3 h，以下各級分離均按此進(jìn)行，以考察 NaOH 用量對木質(zhì)素產(chǎn)率的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖 2 所示。 化學(xué)化工學(xué)院 08 屆本科畢業(yè)論文 5 圖 1 木質(zhì)素分級分離 工藝流程圖 [79] 原料 沉淀 濾液Ⅰ 沉淀 濾液 半纖維素Ⅰ 沉淀Ⅰ 沉淀 濾液Ⅱ 沉淀 濾液 沉淀Ⅱ 半纖維素Ⅱ 沉淀Ⅲ 沉淀 濾液Ⅲ 沉淀 濾液 半纖維素Ⅲ 沉淀Ⅳ 沉淀 濾液Ⅳ 沉淀 濾液 半纖維素Ⅳ 纖維素 木質(zhì)素Ⅰ 木質(zhì)素Ⅱ 木質(zhì)素Ⅳ 木質(zhì)素Ⅲ 化學(xué)化工學(xué)院 08 屆本科畢業(yè)論文 6 3 結(jié)果與分析 原料化學(xué)成分 分別采用國家標(biāo)準(zhǔn)測定方法測得毛竹下腳料中各組分的含量如表 1 所示。 紅外光譜特征的測定 將準(zhǔn)備好的脫脂原料、各種木質(zhì)素分級樣品于 45℃ 下烘 24 h，使其干燥至恒重，并