工業(yè)木質(zhì)素分級(jí)分離的基礎(chǔ)研究.pdf

1、在國(guó)家“863”計(jì)劃項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)：2002AA322050)資助下，針對(duì)現(xiàn)有工業(yè)木質(zhì)素因成分復(fù)雜、分子量多分散性而導(dǎo)致其熔融加工困難、工業(yè)規(guī)模化應(yīng)用價(jià)值低的問題，本論文從分子量這一基本物理性質(zhì)入手，應(yīng)用現(xiàn)代研究手段，分別采用改進(jìn)的酸析沉淀法、有機(jī)溶劑連續(xù)萃取法、逐步沉淀法等分級(jí)分離工業(yè)木質(zhì)素，使其分子量分布可控，并對(duì)影響各級(jí)分應(yīng)用加工中的純度、熱穩(wěn)定能力以及熱塑性能等關(guān)鍵因素進(jìn)行測(cè)試分析。研究結(jié)果如下：
　　 (1)改進(jìn)的酸析

2、沉淀法分級(jí)純化工業(yè)木質(zhì)素的過程中受酸的種類、堿液濃度、酸析溫度、分級(jí)pH、離心轉(zhuǎn)速多因素共同作用。通過二次旋轉(zhuǎn)正交組合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)獲得優(yōu)化的工藝條件為15％NaOH(W/W)，分級(jí)溫度50-60℃，酸析終點(diǎn)pH值3-5，離心轉(zhuǎn)速3000-4000rpm，可控制級(jí)分的分散度在1.6-2.3之間，比原料降低了69.17％-55.68％。1R、UV、TG、DSC等方法對(duì)所得級(jí)分特性表征，結(jié)果表明：與原料相比，被表征的級(jí)分中灰分含量最高降幅為59.

3、65％，含糖量最高降幅為53.69％，純度最高增幅為13.27％。游離羥基、非共軛羰基和酯鍵中C-O-C的伸縮振動(dòng)隨著分子量增大而增加，酚羥基和芳環(huán)上C-H伸縮振動(dòng)隨著分子量增大而減小。高分子量級(jí)分紫丁香基結(jié)構(gòu)較少，并且存在較多與羰基相連的苯環(huán)。隨著分子量的增加，木質(zhì)素級(jí)分最大失重峰往高溫區(qū)移動(dòng)，分解溫度Tdmax由294.7升高到380.2℃，熱穩(wěn)定性逐漸增強(qiáng)。玻璃化溫度最高的級(jí)分為206℃，比原料提高了24.8％。改進(jìn)的酸析沉淀法可

4、用于直接從堿法制漿黑液中分級(jí)提取出木質(zhì)素，同時(shí)可避免在傳統(tǒng)酸析法中因引入無(wú)機(jī)酸、S02、C02和電解質(zhì)等化合物而造成的二次污染，為堿法制漿黑液處理工藝改造提供一定的參考依據(jù)。
　　 (2)通過進(jìn)行不同有機(jī)溶劑對(duì)木質(zhì)素的溶解能力和溶解特性研究，在此基礎(chǔ)上探索有機(jī)溶劑連續(xù)分級(jí)純化法，對(duì)分級(jí)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，并形成確定的工藝流程。結(jié)果表明：有機(jī)溶劑對(duì)木質(zhì)素的溶解能力大小依次為二氧六環(huán)＞丙酮＞乙酸乙酯＞甲醇＞正丁醇。正丁醇對(duì)于低分子量級(jí)分溶

5、出性較好，分子量＜500的低分子量部分占11.29％；乙酸乙酯對(duì)于高分子量級(jí)分溶出性較好，分子量＞10000的高分子量部分占11.91％。采用按極性從小到大的順序，用溶劑抽提木質(zhì)素，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)木質(zhì)素的分級(jí)。有機(jī)溶劑萃取分級(jí)法可以獲得純度＞95％，玻璃化溫度＞150℃，熱穩(wěn)定性良好，可熱塑，可降解的系列木質(zhì)素產(chǎn)品，提高木質(zhì)素附加經(jīng)濟(jì)效益。有機(jī)溶劑萃取分級(jí)法利用不同有機(jī)溶劑對(duì)木質(zhì)素的溶解能力實(shí)現(xiàn)分級(jí)，工藝流程處理量大、分級(jí)速度快、綜合成本低

6、，無(wú)三廢排放，為有機(jī)溶劑制漿造紙企業(yè)資源化生產(chǎn)木質(zhì)素提供一定的參考依據(jù)。
　　 (3)對(duì)木質(zhì)素/溶劑/沉淀劑的三元沉淀分級(jí)體系進(jìn)行研究，使用丙酮作為溶劑，水作為沉淀劑，對(duì)純化后的工業(yè)木質(zhì)素進(jìn)行逐步沉淀分級(jí)。獲得的級(jí)分重均分子量Mw逐漸降低，隨著重均分子量的增加去除了低分子量尾端，隨著重均分子量的降低去除了高分子量尾端，從而有效降低了分散系數(shù)，各級(jí)分的分散系數(shù)在1.1-1.9之間，比分級(jí)前降低了63.39％-78.71％，分級(jí)回收