楊木預(yù)水解過程中木素結(jié)構(gòu)的變化及其對后續(xù)制漿的影響.pdf

1、制漿前對原料進行預(yù)水解，盡可能提取出原料中的半纖維素是實現(xiàn)生物質(zhì)精煉的前提，在生物質(zhì)綜合利用方面具有重要意義。本文以楊木為原料，研究了熱水預(yù)水解條件下木片殘余組分和水解液化學(xué)成分的變化、殘余木素的結(jié)構(gòu)變化以及預(yù)水解處理對后續(xù)制漿的影響。著重探討了楊木木片中碳水化合物和木素的溶出規(guī)律。
　　首先，研究了熱水預(yù)水解條件對楊木木片和水解液的化學(xué)組分以及性能的影響。結(jié)果表明，提高楊木木片的預(yù)水解溫度和保溫時間對半纖維素和木素的降解溶出均有

2、促進作用。預(yù)水解過程可提取約37％的碳水化合物和20%的木素。然而，繼續(xù)增加預(yù)水解強度，并不能降解更多的木素，反而會有更多的木素存在于殘余木片中。這可能是由于已溶解的木素在較強的預(yù)水解條件下又重新吸附到了木材纖維表面，而這種再吸附主要發(fā)生在木片的外表面而非內(nèi)切面。
　　研究表明，160℃是有效降解和溶出半纖維素的最低反應(yīng)溫度。當(dāng)反應(yīng)溫度不變時，增加保溫時間（≥30 min）能進一步將半纖維素從殘余木片中提取出來。與此同時，少量的木

3、素和纖維素也會降解溶出。繼續(xù)加強預(yù)水解反應(yīng)溫度和保溫時間，殘余木片中糖的含量達到了一個平穩(wěn)的狀態(tài)，預(yù)示著糖的溶解和再吸附達到了一個平衡，不會有更多的糖吸附于木材表面。但在較強的預(yù)水解條件下，溶解于水解液中糖的濃度持續(xù)降低，這是由糖再吸附于殘余木片表面的同時也會降解生成糠醛及糠醛衍生物所致。
　　采用激光光散射、FTIR、31P-NMR等現(xiàn)代儀器分析技術(shù)對原料預(yù)水解后殘余木片的磨木木素的化學(xué)結(jié)構(gòu)進行了分析。激光光散射分析結(jié)果顯示，預(yù)

4、水解溫度越高，木素平均分子量越大但多分散性降低。紅外檢測結(jié)果表明，水解后的木素-OH、苯環(huán)C-H、木素酚醚型單元和木素愈創(chuàng)木基型C＝O單元的含量升高，但木素紫丁香基、縮聚型愈創(chuàng)木基和C-H鍵的量低于對照組。另外，采用31P-NMR分析技術(shù)對木素羥基含量的檢測發(fā)現(xiàn)，預(yù)水解后脂肪族羥基和對酚羥基含量均低于對照組，但木素紫丁香基型酚羥基、愈瘡木基型酚羥基、縮合型酚羥基和非縮合型酚羥基含量都呈增加趨勢。這些結(jié)果與木素?zé)岱治龉餐砻?，預(yù)水解過程中