【正文】 783 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100%T 500 1000 1500 2022 2500 3000 3500 Wavenumbers (cm1)圖8 %H2O2%的NaOH提取的木質(zhì)素紅外光譜（已加熱）208。14801278773 62 64 66 68 70 72 74 76 78 80 82 84 86 88 90 92 94 96 98%T 500 1000 1500 2022 2500 3000 3500 Wavenumbers (cm1)圖7 %H2O2%的NaOH提取的木質(zhì)素紅外光譜（未加熱） 化學(xué)化工學(xué)院 08 屆本科畢業(yè)論文11 208。697926 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99%T 500 1000 1500 2022 2500 3000 3500 Wavenumbers (cm1)圖6 脫脂竹粉的紅外圖譜208。 化學(xué)化工學(xué)院 08 屆本科畢業(yè)論文10208。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(shí)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(jí)分離過(guò)程中的顏色、形態(tài)特征及最終產(chǎn)品的顏色、形態(tài)特征見(jiàn)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。0510152025Ⅰ 級(jí) Ⅱ 級(jí) Ⅲ 級(jí) Ⅳ 級(jí) 總 得 率分 離 級(jí) 數(shù)木質(zhì)素得率（%） 圖 4 木質(zhì)素分級(jí)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 化學(xué)化工學(xué)院 08 屆本科畢業(yè)論文8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(jiàn)圖4。然后在沉淀中按照 1:20 的固液比加入 %的 H2O2% 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 H2O1%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(guò)濾時(shí)，有一部分就會(huì)隨濾液流失，使得產(chǎn)率下降。所以，在分級(jí)分離的過(guò)程中最好采用 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(duì)半纖維素起到增溶的作用。當(dāng) H2O2 的濃度由%升高到 %時(shí)，木質(zhì)素的得率由 %降低到 %，下降率為 %。由圖3 可知，H 2O2 濃度在 %時(shí)，木質(zhì)素的得率最高。 雙氧水濃度對(duì)木質(zhì)素的影響為考察不同 H2O2 濃度對(duì)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(jiàn)，NaOH 用量越多，木質(zhì)素的沉淀量越少，沉淀木質(zhì)素所用的 HCl 的量也會(huì)增多，造成試劑的浪費(fèi)。與 NaOH 濃度為 1 %時(shí)的木質(zhì)素得率相比，NaOH 濃度為 3 %時(shí) 化學(xué)化工學(xué)院 08 屆本科畢業(yè)論文6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(jí)分離均按此進(jìn)行，以考察 NaOH 用量對(duì)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4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5圖 1 木質(zhì)素分級(jí)分離工藝流程圖 [79]3 結(jié)果與分析 原料化學(xué)成分分別采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定方法測(cè)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(cè)定將準(zhǔn)備好的脫脂原料、各種木質(zhì)素分級(jí)樣品于 45℃下烘 24 h，使其干燥至恒重，并將其粉碎，取少量樣品與溴化鉀晶體混合均勻進(jìn)行壓片。與此同時(shí)，分別將每次的濃縮液先調(diào) pH 至 ，以沉淀半纖維素，并加入 3 體積的酒精進(jìn)一步沉淀半纖維素，放置過(guò)夜。然后進(jìn)行抽濾，濾液濃縮，沉淀烘干稱重。然后進(jìn)行抽濾，濾液濃縮，沉淀烘干稱重。 堿性過(guò)氧化物法分離木質(zhì)素 堿性過(guò)氧化物法分級(jí)分離木質(zhì)素的工藝過(guò)程如圖 1 所示?；曳值臏y(cè)定：GB/。半纖維素的測(cè)定：GB/。筍殼：毛竹春筍殼，湖南湘潭。 化學(xué)化工學(xué)院 08 屆本科畢業(yè)論文22 材料與方法 實(shí)驗(yàn)材料與儀器 實(shí)驗(yàn)原料竹屑：毛竹材加工下腳料，湘潭竹材加工廠。⑵ 工藝條件優(yōu)化：通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)，確定對(duì)測(cè)定指標(biāo)影響的主次因素，并對(duì)木質(zhì)素的分離條件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。為此，本文以毛竹材加工下腳料為原料，研究其生物量全利用的組合分離技術(shù)，以期實(shí)現(xiàn)木質(zhì)素、纖維素與半纖維素單獨(dú)利用 [6]。而這些物質(zhì)中的纖維素、半纖維素、木質(zhì)素的含量較高。我國(guó)竹類資源十分豐富，種類多、面積廣，全國(guó)竹林面積在 720 萬(wàn) hm2，其中毛竹面積約為 300 萬(wàn) hm2，是我國(guó)最大的筍用林資源。目前天然纖維原料預(yù)處理技術(shù)大都存在成本過(guò)高，技術(shù)單調(diào)，過(guò)分強(qiáng)調(diào)單一組分的利用，其他組分則作為廢棄物。 本課題立題依據(jù) 本課題研究目的目前，在天然纖維原料微生物轉(zhuǎn)化研究中，全世界范圍內(nèi)雖然已經(jīng)取得很大的進(jìn) 化學(xué)化工學(xué)院 08 屆本科畢業(yè)論文1展，但尚未能完全進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)，主要原因有：一是纖維原料預(yù)處理的成本較高，二是纖維素酶解成本較高?？傊?，由于木質(zhì)素的性質(zhì)與分離手段密切相關(guān)，什么樣的分離方法就相應(yīng)的決定了分離所得的木質(zhì)素的化學(xué)性質(zhì)。國(guó)內(nèi)外對(duì)木質(zhì)素的分離主要采用酸堿蒸煮，雖然有機(jī)溶劑提取木質(zhì)素有著許多的優(yōu)勢(shì)，但是有機(jī)溶劑制漿仍然需要高溫高壓，完全工業(yè)化尚存在許多技術(shù)困難，使其應(yīng)用受到很大限制 [4]。所使用的分離方法往往是顧此失彼 [3]。 木質(zhì)素的分離方法及其不足目前從工業(yè)意義上分離纖維素、半纖維素、木質(zhì)素的方法無(wú)論是無(wú)機(jī)酸堿蒸煮，還是有機(jī)溶劑萃取，仍然局限于制漿造紙。當(dāng)前主要是對(duì)木質(zhì)素絮凝劑的研究以及在高分子領(lǐng)域的應(yīng)用 [2]，其主要原因是由于木質(zhì)素在分離過(guò)程中極易發(fā)生變化，而且原料不同木質(zhì)素結(jié)構(gòu)也不同。它是一種由四種醇單體（對(duì)香豆醇、松柏醇、5羥基松柏醇、芥子醇）形成的復(fù)雜酚類聚合物，可溶于堿溶液，其衍生物具有多種功能性 [1]，可作為分散劑、吸附劑/解吸劑、石油回收助劑、瀝青乳化劑，對(duì)人類可持續(xù)發(fā)展最為重大貢獻(xiàn)就在于提供穩(wěn)定、持續(xù)的有機(jī)物質(zhì)來(lái)源，因此其應(yīng)用前景十分廣闊。 Infrared spectrum characteristic 化學(xué)化工學(xué)院 08 屆本科畢業(yè)論文01 前言 國(guó)內(nèi)外木質(zhì)素研究概況及其現(xiàn)狀木質(zhì)素(lignin)存在于木質(zhì)組織中，是一種多分散的無(wú)定形天然高分子聚合物。關(guān)鍵詞： 木質(zhì)素；分級(jí)分離；紅外光譜特征 化學(xué)化工學(xué)院 08 屆本科畢業(yè)論文IFractional Separation of Lignin and Its Physicalchemical PropertiesAbstract：Using bamboo, bamboo shoots, bamboo shoots shell as raw materials, the lignin fractional separation technological conditions were studied, and the infrared spectrum characteristic of lignin graduation ponents were examined. The single factor showed that the optimal fractional separation conditions are temperature 75℃, reaction time 3 h, NaOH concentration