竹溶解漿預(yù)水解液中木素選擇性脫除機(jī)理的研究.pdf

1、溶解漿是一種由高純度、優(yōu)質(zhì)纖維素組成的化學(xué)漿，近年來由于粘膠纖維產(chǎn)量增加，增大了對原料的需求量，棉短絨及木材已滿足不了溶解漿對它的需求。預(yù)水解是生產(chǎn)高質(zhì)量溶解漿的重要一步，在預(yù)水解的過程中可以溶解大部分的半纖維素和少量木素，半纖維素燃燒值較低，而將半纖維素及其降解產(chǎn)物提取出來，可以轉(zhuǎn)化加工木糖醇、燃料乙醇和生物柴油等高附加值的化學(xué)品，然而存在的木素，會抑制半纖維素發(fā)酵生產(chǎn)木糖醇與乙醇，因此高效去除木素，分離半纖維素具有重要意義。本文以黃

2、竹為原料，通過優(yōu)化蒸煮與漂白的工藝條件制備黃竹溶解漿。在預(yù)水解階段加入硼酸，研究不同硼酸用量對黃竹預(yù)水解液組分的影響，利用溶解漿生產(chǎn)的過程產(chǎn)物預(yù)水解液研究其中的木素結(jié)構(gòu)，并用碳酸鈣和聚合氯化鋁（PAC）對預(yù)水解液處理，研究對水解液組分的影響并探討木素脫除機(jī)理。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴利用預(yù)水解硫酸鹽法蒸煮、OP-Q-P（過氧化氫氧脫木素-螯合處理-過氧化氫漂白）三段漂制備出了符合要求的黃竹溶解漿。蒸煮工藝優(yōu)化為：用堿量20％，

3、硫化度20%，H-因子1238.98。OP-Q-P三段漂工藝優(yōu)化為：過氧化氫氧脫木素階段，過氧化氫用量4.0%；螯合處理階段，螯合處理劑EDTA二鈉用量0.30%；過氧化氫漂白階段，過氧化氫用量5.0%。經(jīng)過上述過程漿料最終指標(biāo)為：白度83.69%ISO，聚合度498.27，卡伯值0.80，聚戊糖6.18%，α-纖維素95.61%， Fe離子45.76mg/kg，得率27.46%。⑵研究了在預(yù)水解階段加入硼酸對預(yù)水解液的影響。研究顯示：

4、在預(yù)水解階段加入硼酸后水解竹片的水解得率提高，硼酸加入量為0.50%時(shí)水解竹片中α-纖維素含量最高；寡糖是預(yù)水解液的主要成分，加入硼酸后乙酸占總糖的比例和糠醛占木糖的比例增加，說明預(yù)水解液中有較多的半纖維素降解產(chǎn)物；通過物料平衡分析得出，預(yù)水解液中一部分酸溶木素可能由黃竹中的酸不溶木素轉(zhuǎn)變而來。⑶采用酸化和真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)處理預(yù)水解液，通過紅外、1H-NMR和 Py-GC/MS對提取的酸析固體和垢進(jìn)行分析，研究預(yù)水解液中木素的結(jié)構(gòu)。黃竹預(yù)水

5、解液中的木素主要是紫丁香基型木素，對羥基苯基型木素含量最少；紫丁香基型木素中存在β-1、β-5、β-O-4、β-β連接鍵。裂解溫度為800℃時(shí)，愈創(chuàng)木基和紫丁香基型木素上的酚醛基、甲氧基和側(cè)鏈羥基大量脫落，取代位為甲基、乙烯基、乙基等苯酚大量產(chǎn)生。⑷為了利用溶解漿生產(chǎn)的過程產(chǎn)物預(yù)水解液生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品，研究了碳酸鈣和PAC作為純化劑對預(yù)水解液中木素脫除的影響。碳酸鈣對預(yù)水解液組分的影響通過吸附作用，單組份碳酸鈣在最佳用量1.70%時(shí)，總

6、糖去除率4.40%，酸溶木素選擇性去除率58.06%；單組份 PAC處理預(yù)水解液在最佳用量200ppm時(shí)，總糖去除率5.63%，酸溶木素選擇性去除率62.26%；碳酸鈣與 PAC相組合優(yōu)于單組份，提高了酸溶木素選擇性去除率，其中先加入碳酸鈣要優(yōu)于先加入 PAC；CaCO3/PAC用量2.0%/200ppm時(shí)對酸溶木素選擇性去除率最大77.22%，總糖去除率最小2.74%，酸溶木素去除率為9.29%，其中去除的糖組分主要為葡萄糖和甘露糖。