玉米芯木質(zhì)纖維素組分分離研究.pdf

1、生物質(zhì)(木質(zhì)纖維素)是自然界中唯一能夠同時提供氣體、液體和固體燃料的可再生能源,還可以作為原料生產(chǎn)多種化學品。實現(xiàn)玉米芯木質(zhì)纖維素的組分分離,進而轉(zhuǎn)化為高附加值的產(chǎn)品,具有非常重要的意義。本論文圍繞玉米芯木質(zhì)纖維素的組分分離進行了以下工作:
　　1.測定了玉米芯木質(zhì)素中纖維素、半纖維素和木質(zhì)素三大組分的含量,在此基礎(chǔ)上用無機酸(稀硫酸)水溶液對原料進行了預(yù)處理。控制稀硫酸溶液濃度0.92％,研究了反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、固液比等條件對

2、各組分的影響。結(jié)果表明,反應(yīng)溫度120℃、反應(yīng)時間60min、固液比為1:8時,半纖維素含量下降72.7%;但是對纖維素和木質(zhì)素組分含量影響不大。對處理前后的玉米芯進行SEM和XRD分析,結(jié)果表明,稀硫酸處理后原料微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生一定程度的斷裂,表面變得疏松多孔,玉米芯中纖維素結(jié)晶區(qū)和無定形區(qū)均有變化,結(jié)晶區(qū)變化更明顯。
　　2.以甲酸/乙酸/水溶液為溶劑分離玉米芯木質(zhì)纖維素的各組分。通過正交試驗法研究了溶劑配比(甲酸/乙酸/H2O)

3、、反應(yīng)溫度及反應(yīng)時間對分離纖維素、半纖維素和木質(zhì)素三大組分的影響。得到了組分分離的最佳條件分別為:①纖維素:甲酸/乙酸/H2O為2/5/3,溫度60℃、反應(yīng)時間3h;②半纖維素:甲酸/乙酸/H2O為2/5/3、溫度60℃、反應(yīng)時間2h。③木質(zhì)素:甲酸/乙酸/H2O為3/5/2、溫度100℃、反應(yīng)時間4h。利用FTIR、XRD對分離得到的三大組分進行結(jié)構(gòu)、性質(zhì)分析,半纖維素和木質(zhì)素的基本結(jié)構(gòu)沒有改變,纖維素組分的結(jié)晶度隨著有機酸水溶液中甲

4、酸比例提高有一定程度降低。
　　3.采用響應(yīng)面法(RSM)詳細研究了從玉米芯中分離提取木質(zhì)素的條件。得到影響木質(zhì)素收率的因素順序為:反應(yīng)溫度>溶劑配比>反應(yīng)時間,最優(yōu)化的分離條件為:甲酸/乙酸/H2O為4/5/1,91℃下反應(yīng)4h,木質(zhì)素的收率達70.16%。利用FTIR、UV、TG和1HNMR等對所得木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)進行表征。結(jié)果顯示,有機酸水溶液提取的木質(zhì)素分子中同時含有紫丁香單元(S)、愈創(chuàng)木基單元(G)和對羥基苯丙烷單元