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1、 畢畢 業(yè)業(yè) 論論 文文題題 目：目： 木質(zhì)素的分級分離及其性能研究木質(zhì)素的分級分離及其性能研究 學院： 化學化工學院 專業(yè)： 生物工程 班級： 學號： 學生姓名： 導師姓名： 完成日期： 2008 年 6 月 14 日 目目 錄錄中文摘要.IABSTRACT.II1 前言.11.1 國內(nèi)外木質(zhì)素研究概況及其現(xiàn)狀.11.2 木質(zhì)素的分離方法及其不足.11.3 本課題立題依據(jù).11.3.1 本課題研究目的.11.3.2 本課題主要研究任務.22 實驗材料與方法.32.1 實驗材料與儀器.32.1.1 實驗原料.32.1.2 實驗設備.32.1.3 實驗試劑.32.2 實驗方法.42.2.1 竹材

2、成分測定.42.2.2 堿性過氧化物法分離木質(zhì)素.42.2.3 紅外光譜特征的測定.43 結(jié)果與分析.63.1 原料化學成分.63.2 工藝條件的優(yōu)化.63.2.1 氫氧化鈉濃度對木質(zhì)素的影響.63.2.2 雙氧水濃度對木質(zhì)素的影響.73.2.3 溫度和反應時間對木質(zhì)素的影響.73.2.4 木質(zhì)素分級組分的得率與表觀特征.83.2.5 木質(zhì)素分級分離工藝對不同原料的適應性.93.3 分級組分的紅外光譜特征.104 討論.155 結(jié)論.19參考文獻.20致 謝.22附圖.23 化學化工學院 08 屆本科畢業(yè)論文I木質(zhì)素的分級分離及其性能研究木質(zhì)素的分級分離及其性能研究摘要：以竹子、竹筍、竹筍殼為

3、原料，對木質(zhì)素的分級分離工藝條件進行了研究，并檢測了木質(zhì)素分級組分的紅外光譜特征。通過單因素實驗確定了木質(zhì)素較優(yōu)的分級分離條件：溫度為 75、反應時間 3 h、NaOH 濃度為 1.5%、H2O2濃度為 0.6%；用沉淀法分離木質(zhì)素，操作條件為：pH3.0，溫度60。在上述條件下木質(zhì)素的提取率達到90%，且純度較高，對分級分離的附屬產(chǎn)品半纖維素和纖維素的破壞性較小。紅外光譜特征分析表明：木質(zhì)素、四種組分中均不含纖維素成分，且半纖維素與木質(zhì)素的結(jié)合鍵也發(fā)生了斷裂；木質(zhì)素中半纖維素的分離比較完全，而木質(zhì)素、中可能吸附了少量半纖維素成分；木質(zhì)素為愈創(chuàng)木酚基-紫丁香基-對羥基-苯基木質(zhì)素（GSH） ，

4、而木質(zhì)素、則為愈創(chuàng)木酚基-紫丁香基木質(zhì)素（GS） 。關鍵詞： 木質(zhì)素；分級分離；紅外光譜特征 化學化工學院 08 屆本科畢業(yè)論文IIFractional Separation of Lignin and Its Physical-chemical PropertiesAbstract：Using bamboo, bamboo shoots, bamboo shoots shell as raw materials, the lignin fractional separation technological conditions were studied, and the infrared s

5、pectrum characteristic of lignin graduation components were examined. The single factor showed that the optimal fractional separation conditions are temperature 75, reaction time 3 h, NaOH concentration 1.5% and H2O2 concentration 0.6%. The conditions of precipitation lignin are pH3.0, temperature 6

6、0. The extraction rate of lignin can reach 90% in accordance with higher purity. Especially, both hemicellulose and cellulose are little destroyed. Infrared spectrum characteristic analysis demonstrated that there were no cellulose and no linked-bond with hemicellulose in lignin , , and . Hemicellul

7、ose in lignin was completely separated, while little hemicellulose could be absorbed in lignin , and . Lignin is a guajacyl-syringyl-hydroxy-phenyl lignin (GSH), and any of lignin , and is a guajacyl-syringyl lignin (GS). Key word： Lignin; Fractional separation; Infrared spectrum characteristic 化學化工

8、學院 08 屆本科畢業(yè)論文11 前言前言1.1 國內(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，是一種多分散的無定形天然高分子聚合物。它是由高度取代的苯基丙烷單元隨機聚合而成的高分子，與纖維素、半纖維素一起，形成植物骨架的主要成分。它是一種由四種醇單體（對香豆醇、松柏醇、5-羥基松柏醇、芥子醇）形成的復雜酚類聚合物，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，對人類可持續(xù)發(fā)展最為重大貢獻就在于提供穩(wěn)定、持續(xù)的有機物質(zhì)來源，因此其應用前景十分廣闊。到目前為止，國際上已開發(fā)的木質(zhì)素產(chǎn)品達 200 余種，廣泛用于建筑、石油、礦業(yè)

9、、化工、印染等 20 多個領域，但國內(nèi)生產(chǎn)木質(zhì)素產(chǎn)品的企業(yè)比較少。當前主要是對木質(zhì)素絮凝劑的研究以及在高分子領域的應用2，其主要原因是由于木質(zhì)素在分離過程中極易發(fā)生變化，而且原料不同木質(zhì)素結(jié)構(gòu)也不同。因此，尋找一種溫和的分離木質(zhì)素的方法顯得尤為重要。1.2 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)素的方法無論是無機酸堿蒸煮，還是有機溶劑萃取，仍然局限于制漿造紙。其最大的問題是不能對于植物組織這三大組分（纖維素、半纖維素、木質(zhì)素）有一個全面綜合的價值觀。所使用的分離方法往往是顧此失彼3。因此，總結(jié)與探討木質(zhì)素的分離手段，無論是對于其結(jié)構(gòu)研究，還是進一步深加工利用木質(zhì)素，

10、都十分必要。國內(nèi)外對木質(zhì)素的分離主要采用酸堿蒸煮，雖然有機溶劑提取木質(zhì)素有著許多的優(yōu)勢，但是有機溶劑制漿仍然需要高溫高壓，完全工業(yè)化尚存在許多技術困難，使其應用受到很大限制4。隨著新技術的不斷進步與應用，使用物理、化學、生物等手段對木質(zhì)素的分離展開了更為廣泛的研究?？傊?，由于木質(zhì)素的性質(zhì)與分離手段密切相關，什么樣的分離方法就相應的決定了分離所得的木質(zhì)素的化學性質(zhì)。目前分離木質(zhì)素的手段與技術已經(jīng)大大突破了以往單一使用化學手段的分離方式，在整合了多種分離系統(tǒng)的特點與優(yōu)勢基礎上，相繼開發(fā)出一系列具有不同性質(zhì)的木質(zhì)素分離過程，使組分分離與產(chǎn)物應用更為緊密地結(jié)合在一起5。1.3 本課題立題依據(jù)1.3.1

11、 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 化學化工學院 08 屆本科畢業(yè)論文2展，但尚未能完全進入工業(yè)化生產(chǎn)，主要原因有：一是纖維原料預處理的成本較高，二是纖維素酶解成本較高。兩個問題都直接與纖維素原料的預處理有關，因此，天然纖維素原料預處理問題是微生物轉(zhuǎn)化全面進入產(chǎn)業(yè)化的瓶頸之一。目前天然纖維原料預處理技術大都存在成本過高，技術單調(diào)，過分強調(diào)單一組分的利用，其他組分則作為廢棄物。而組分分離技術的突破將會帶動天然纖維素原料生物量全利用的全面發(fā)展，以早日實現(xiàn)化學工業(yè)和發(fā)酵工業(yè)的戰(zhàn)略性轉(zhuǎn)移。我國竹類資源十分豐富，種類多、面積廣，全國竹林面積在 720

12、萬 hm2，其中毛竹面積約為 300 萬 hm2，是我國最大的筍用林資源。但是，竹材加工利用率不高，一些竹材下腳料、筍基與筍殼均被丟棄，這既造成資源的極大浪費，又污染了環(huán)境。而這些物質(zhì)中的纖維素、半纖維素、木質(zhì)素的含量較高。而今，正處在我國可再生能源產(chǎn)業(yè)化開發(fā)利用的戰(zhàn)略關鍵期，將纖維類可再生生物資源轉(zhuǎn)化為生物能源的研究方興未艾。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，以期實現(xiàn)木質(zhì)素、纖維素與半纖維素單獨利用6。1.3.2 本課題主要研究任務 木質(zhì)素的分離：在堿性條件下控制反應溫度、反應時間、乙醇濃度等因素進行脫脂處理；再控制 pH 值、反應時間、反應溫度、乙醇用量

13、等條件對各級濾液進行處理，分離木質(zhì)素。 工藝條件優(yōu)化：通過單因素實驗，確定對測定指標影響的主次因素，并對木質(zhì)素的分離條件進行優(yōu)化設計。 木質(zhì)素理化性質(zhì)的測定：對實驗所分離的木質(zhì)素進行光譜分析，以驗證分離方法對降低木質(zhì)素結(jié)構(gòu)破壞的可行性。 化學化工學院 08 屆本科畢業(yè)論文32 材料與方法2.1 實驗材料與儀器2.1.1 實驗原料竹屑：毛竹材加工下腳料，湘潭竹材加工廠。竹筍：毛竹春筍，湖南湘潭。筍殼：毛竹春筍殼，湖南湘潭。2.1.2 實驗設備85-2 恒溫磁力加熱攪拌器山東省鄄城現(xiàn)代實驗儀器廠SHZ-D（）循環(huán)水式真空泵鞏義市予華儀器有限公司RE-52A 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器鞏義市予華儀器有限公司FD-1

14、A 冷凍干燥機北京博醫(yī)康實驗儀器有限公司101-2AB 電熱鼓風干燥箱天津泰斯特有限公司XY2005c 精密電子天平常州市幸運電子設備有限公司PTHW 調(diào)溫電熱套鞏義市予華儀器有限公司TG16M 微型臺式高速離心機湖南凱達科學儀器有限公司DK-600B 電熱恒溫水浴槽上海森信實驗儀器有限公司GG-17 索氏提取器四川蜀牛玻璃儀器公司標準篩杭州市藍天化驗試劑廠YP-2 型壓片機上海山岳科學儀器有限公司70-1 遠紅外快速干燥器上海陽光實驗儀器有限公司AVATAR 370FT-1R 紅外吸收光譜儀Tthermo Nicolet.Ltd.Co.USA雷磁 PHS-3D 型 pH 計上海精密科學儀器有

15、限公司GZX-9140 ME 數(shù)顯鼓風干燥箱上海博迅實業(yè)有限公司醫(yī)療設備廠力德研發(fā)（超）純水器重慶力德高端水處理設備研發(fā)有限公司2.1.3 實驗試劑氫氧化鈉分析純廣東汕頭市西隴化工廠無水氯化鈣分析純天津市大貿(mào)化學試劑廠 化學化工學院 08 屆本科畢業(yè)論文430%雙氧水分析純廣東汕頭市西隴化工廠氫氧化鉀分析純長沙安泰精細化工事業(yè)有限公司十水四硼酸鈉分析純長沙市湘科精細化工廠乙二胺四乙酸二鈉分析純廣東汕頭市西隴化工廠無水乙醇分析純安徽安特生物化學有限公司濃鹽酸分析純湖南株洲化學工業(yè)研究所苯分析純長沙市湘科精細化工廠2.2 實驗方法2.2.1 竹材成分測定纖維素的測定：GB/T2677.10-81。

16、半纖維素的測定：GB/T2677.9-81。木質(zhì)素的測定：GB/T2677.8-81?；曳值臏y定：GB/T2677.3-81。水分的測定：GB/T2677.2-81。2.2.2 堿性過氧化物法分離木質(zhì)素 堿性過氧化物法分級分離木質(zhì)素的工藝過程如圖 1 所示。 原料脫脂處理：稱取 100 g 竹鋸末，按照固液比 1:20 加入 2000 ml 80的乙醇和 4 g NaOH 固體，于恒溫磁力攪拌器上 75 反應 3 h。然后進行抽濾，濾液濃縮，沉淀烘干稱重。 堿性過氧化物分離：將烘干的沉淀放于燒杯中，按照 1:20 的固液比加入 0.6%的 H2O2和 2 %的 NaOH 固體，于恒溫磁力攪拌器

17、上 75 反應 3 h。然后進行抽濾，濾液濃縮，沉淀烘干稱重。 重復第二步三次，最后的沉淀物為纖維素。與此同時，分別將每次的濃縮液先調(diào) pH 至 5.5，以沉淀半纖維素，并加入 3 體積的酒精進一步沉淀半纖維素，放置過夜。 過濾，沉淀進行冷凍干燥，濾液在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器上進行濃縮，濃縮后調(diào)節(jié) pH 至3 以下10-12，立即放于電爐上進行加熱，沉淀物即為木質(zhì)素，干燥稱重。2.2.3 紅外光譜特征的測定將準備好的脫脂原料、各種木質(zhì)素分級樣品于 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行壓片。用紅外吸收光譜儀測繪出各樣品的紅外吸收光譜圖，并對它們的光譜吸收特征進行

18、比較分析。 化學化工學院 08 屆本科畢業(yè)論文5原料沉淀濾液沉淀濾液半纖維素沉淀沉淀濾液沉淀濾液沉淀半纖維素沉淀沉淀濾液沉淀濾液半纖維素沉淀沉淀濾液沉淀濾液半纖維素纖維素木質(zhì)素木質(zhì)素木質(zhì)素木質(zhì)素 化學化工學院 08 屆本科畢業(yè)論文6圖圖 1 木質(zhì)素分級分離工藝流程圖木質(zhì)素分級分離工藝流程圖7-93 結(jié)果與分析3.1 原料化學成分分別采用國家標準測定方法測得毛竹下腳料中各組分的含量如表 1 所示。表表 1 毛竹下腳料中各組分的含量毛竹下腳料中各組分的含量組分組分纖維素木質(zhì)素半纖維素水分灰分含量含量%44.1123.015.74.594.903.2 工藝條件的優(yōu)化3.2.1 氫氧化鈉濃度對木質(zhì)素的

19、影響 準確稱取原料 20 g，按照固液比 1:20 加入 80%的乙醇和 0.2%的 NaOH 固體于75下反應 3 h，反應完畢后抽濾，沉淀干燥。然后準確稱取脫脂原料 2 g，加入 0.6%的 H2O2 40 mL，NaOH 用量分別為 1.0%、1.5%、2.0%、2.5%，并于 75下反應 3 h，以下各級分離均按此進行，以考察 NaOH 用量對木質(zhì)素產(chǎn)率的影響，實驗結(jié)果如圖 2所示。051015202500.511.522.533.5NaOH濃度（%）木質(zhì)素得率（%）圖圖 2 NaOH 濃度對木質(zhì)素得率的影響濃度對木質(zhì)素得率的影響由圖 2 可以看出，當 NaOH 濃度為 1%時木質(zhì)素的

20、得率最高，提取率也最高；而當NaOH 的濃度由 1.0%升高到 2.0 %時，木質(zhì)素的得率緩慢下降，而 NaOH 濃度超過 2 %后木質(zhì)素得率則快速下降。與 NaOH 濃度為 1 %時的木質(zhì)素得率相比，NaOH 濃度為 3 %時 化學化工學院 08 屆本科畢業(yè)論文7的木質(zhì)素得率下降了 71%。由此說明高濃度的 NaOH 對木質(zhì)素的分離不利，這是由于NaOH 使木質(zhì)素醚鍵斷裂溶解13,14，且木質(zhì)素酸性基團電離，在加酸沉淀木質(zhì)素時有些無法沉淀，從而造成木質(zhì)素的損失，使產(chǎn)物的得率下降。由此可見，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 的量也會增多，造成試劑的浪費。因此，在

21、實際生產(chǎn)中應適當減少 NaOH 用量，NaOH 濃度取 1%即可。3.2.2 雙氧水濃度對木質(zhì)素的影響為考察不同 H2O2濃度對木質(zhì)素得率的影響，準確稱取原料 30 g、NaOH 1.2 g，加入 600 mL80%的乙醇于 75下反應 3 h，反應完畢后抽濾，沉淀干燥。干燥后準確稱取脫脂原料 2 g，加入 0.8 g NaOH 固體，H2O2濃度分別為0%、0.3%、0.6%、0.9%、1.2%、1.5%、1.8%、2.1%、2.4%、2.7%、3.0%，總體積均為 40 mL，分別于 75下反應 3 h，以下各級分離均按此進行，實驗結(jié)果見圖 3。由圖3 可知，H2O2濃度在 0.6%時，木

22、質(zhì)素的得率最高。H2O2濃度為 0.3%時木質(zhì)素的得率低是由于在反應過程中產(chǎn)生的氣泡冒出，導致產(chǎn)品流失，產(chǎn)量降低。當 H2O2的濃度由0.6%升高到 3.0%時，木質(zhì)素的得率由 19.8%降低到 7.2%，下降率為 63.6%。由圖 3 還可看出，當 H2O2的濃度大于 2.1%時，木質(zhì)素的得率變化平緩，基本無變化。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，對半纖維素起到增溶的作用。由此可見，H2O2的濃度越高，越利于半纖維素的分離，但不利于木質(zhì)素的分離。所以，在實際生產(chǎn)中，H2O2的濃度取 0.6%較好。0510152

23、02500.511.522.533.5H2O2濃度（%）木質(zhì)素得率（%） 圖圖 3 H2O2濃度對木質(zhì)素得率的影響濃度對木質(zhì)素得率的影響 化學化工學院 08 屆本科畢業(yè)論文83.2.3 溫度和反應時間對木質(zhì)素的影響在分級分離木質(zhì)素的過程中，分別采用了 45反應 6 h 和 75反應 3 h，但最終的產(chǎn)率卻是相差甚遠，前者木質(zhì)素和半纖維素的得率分別為 0.9%和 0.6%，而后者木質(zhì)素和半纖維素的得率在相同條件下達到了 21%和 14.4%。所以，在分級分離的過程中最好采用 75反應 3 h 進行分離，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。在最終將 pH 調(diào)至低于 3 后的

24、操作溫度也應在 60以上。這是因為在常溫下，木質(zhì)素不易聚集，過濾時，有一部分就會隨濾液流失，使得產(chǎn)率下降。高溫可使木質(zhì)素聚集成一團疏松的物質(zhì)，有利于木質(zhì)素的分離，但是木質(zhì)素的顏色較深15。因此，由 3.2.1、3.2.2、3.2.3 可知，分離木質(zhì)素的較優(yōu)條件為 0.6%的 H2O2、1%的NaOH，并在 75下反應 3 h，木質(zhì)素的得率可達 21%。3.2.4 木質(zhì)素分級組分的得率與表觀特征準確稱取原料 100 g，加入 2000 mL 80 %的乙醇、4 g NaOH 固體于 75下反應 3 h，反應完畢后抽濾，沉淀進行干燥，干燥后稱重。然后在沉淀中按照 1:20 的固液比加入 0.6%的

25、 H2O2、2%的 NaOH 固體于 75下反應 3h，反應完畢后進行抽濾，沉淀干燥，此步重復三次。將脫脂濾液和 H2O2處理的三次濾液分別進行濃縮，然后加入 6 mol/L的 HCl 調(diào)節(jié) pH 至 5.5 以沉淀半纖維素，再加入 3 體積的無水乙醇，放置過夜。再次進行濃縮，濃縮后調(diào) pH3，以沉淀木質(zhì)素，各步所得木質(zhì)素分別放置，實驗結(jié)果見圖4。木質(zhì)素分級組分及其附屬產(chǎn)品半纖維素、纖維素的得率與表觀特征見表 2。5.758.034.941.0120.70510152025級級級級總得率分離級數(shù)木質(zhì)素得率（%） 圖圖 4 木質(zhì)素分級組分的得率木質(zhì)素分級組分的得率由表 2 可知，木質(zhì)素、的色度比

26、木質(zhì)素的要淺，這是因 H2O2的漂白作 化學化工學院 08 屆本科畢業(yè)論文9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)素除外。分級分離得到的半纖維素的分級產(chǎn)品顏色差別較小，只有半纖維素的顏色較深，呈現(xiàn)深灰色。半纖維素的得率最高，這是由于 H2O2的增溶作用。纖維素在分級分離過程中，由于H2O2的漂白作用顏色逐漸變淺。木質(zhì)素、半纖維素、纖維素在分級分離過程中的顏色、形態(tài)特征及最終產(chǎn)品的顏色、形態(tài)特征見附圖 2-附圖 6。表表 2 分級組分的得率與表觀特征分級組分的得率與表觀特征分級組分分離級數(shù)木質(zhì)素半纖維素纖維素級得率較高，加酸后 75的條件下分離，顏色呈紅棕色，結(jié)構(gòu)較致密（抽濾時濾液

27、難以抽出） ，有酸味得率為 1.7%，顏色為灰色級得率最高，結(jié)構(gòu)也比較致密，但是顏色呈現(xiàn)黃色（加酸后沒有加熱） ，有酸味得率為 9.8%，顏色為灰色級得率較低，加酸后在 75下處理，顏色也呈紅棕色，但是比級木質(zhì)素的要淡些，有酸味得率為 2.3%，顏色為灰色級得率最低，加熱的條件下呈淡黃色，有酸味得率極低，顏色為深灰色 總得率為43%，顏色為淡黃綠色，風干易結(jié)塊由木質(zhì)素、半纖維和纖維素分級組分的得率與表觀特征的變化可以確定，在實際生產(chǎn)中，一方面要盡量延長脫脂時間，這樣可提高木質(zhì)素的得率，而且用于脫脂的乙醇可以進行回收利用，降低生產(chǎn)成本；另一方面用 H2O2 處理的次數(shù)要適當，一般為三次，這是由于

28、雖然在后面的分級處理中木質(zhì)素的得率比較低，對木質(zhì)素產(chǎn)率的影響不大，但是若減少次數(shù)，木質(zhì)素中含有的雜質(zhì)會比較多。若是采取此工藝條件進行分離半纖維素，可將 H2O2 次數(shù)減少為兩次。3.2.5 木質(zhì)素分級分離工藝對不同原料的適應性稱取 20 g 原料，均按 1:20 的固液比加入 0.6%的 H2O2 400 mL、NaOH 固體 8 g，在相同的條件下進行反應，結(jié)果見圖 5。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。在反應過程中，竹筍和竹筍殼的懸濁液很容易變成粘稠狀 化學化工學院 08 屆本科畢業(yè)論文10的物質(zhì)，所以 H2O2的濃度、NaOH 的濃度和反應溫度應降低，反

29、應時間應盡量縮短。H2O2和 NaOH 的濃度分別降低至 0.9%和 1%，反應溫度為室溫，反應時間 30 min 即可。這樣溶液的粘度不會太大，但木質(zhì)素的得率隨之降低。這是因為這兩種物質(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。20.73.52.944.1160.155.315.416.314.8010203040506070竹子竹筍竹筍殼產(chǎn)物得率(%)木質(zhì)素纖維素半纖維素 圖圖 5 不同原料中木質(zhì)素、半纖維素和纖維素的得率不同原料中木質(zhì)素、半纖維素和纖維素的得率3.3 分級組分的紅外光譜特征利用紅外吸收光譜可以確定木質(zhì)素中存在的各種功能基團及各種化學鍵，例如羰基、羥基、甲氧

30、基、C-H 鍵和 C-C 鍵等。根據(jù)木質(zhì)素的化學結(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 -碳原子上；另一部分為酮基，多位于側(cè)鏈的 -碳原子上16,17。按照 3.2 的優(yōu)化條件制備木質(zhì)素分級組分，采用溴化鉀壓片法，測得脫脂竹粉和木質(zhì)素分級產(chǎn)品的紅外光譜如圖6-圖 13 所示，木質(zhì)素分級產(chǎn)品、的紅外光譜特征分析結(jié)果見表 3。 化學化工學院 08 屆本科畢業(yè)論文116#464.27533.881036.591252.671382.461462.051510.691600.592923.523421.76 83 84 85 86 87 88 89

31、 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99%T 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 Wavenumbers (cm-1)圖圖6 脫脂竹粉的紅外圖譜脫脂竹粉的紅外圖譜14#661.43835.211029.981125.101225.601329.171422.081461.881508.951598.071696.572938.373413.13 62 64 66 68 70 72 74 76 78 80 82 84 86 88 90 92 94 96 98%T 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 Wavenum

32、bers (cm-1)圖圖7 2.4%H2O2、2%的的NaOH提取的木質(zhì)素紅外光譜（未加熱）提取的木質(zhì)素紅外光譜（未加熱） 化學化工學院 08 屆本科畢業(yè)論文12 16#524.65834.091030.461125.241170.831218.891328.271422.241462.301512.971601.981673.162939.003406.43 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100%T 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 Wavenumbers (cm-1)圖圖8 2.4%H2O2、2%的的NaOH提取的木質(zhì)素紅外

33、光譜（已加熱）提取的木質(zhì)素紅外光譜（已加熱）15#528.24833.301030.141124.941167.651226.121328.391422.021463.041513.231601.901705.782849.942924.343433.44 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100%T 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 Wavenumbers (cm-1)圖圖9 0.6%H2O2、2%的的NaOH提取的木質(zhì)素提取的木質(zhì)素紅外光譜（未加熱）紅外光譜（未加熱）17#636.66832.521029.861123

34、.501223.651267.281328.351423.011460.781512.261597.502936.863428.44 60 62 64 66 68 70 72 74 76 78 80 82 84 86 88 90 92 94 96 98%T 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 Wavenumbers (cm-1) 圖圖10 0.6%H2O2、2%的的NaOH提取的木質(zhì)素提取的木質(zhì)素紅外光譜（已加熱）紅外光譜（已加熱） 化學化工學院 08 屆本科畢業(yè)論文1318#528.64833.801029.371124.681223.501328.50142

35、2.121462.961510.021600.411692.642938.513414.84 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75%T 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 Wavenumbers (cm-1) 圖圖11 0.6%H2O2、2%的的NaOH提取的木質(zhì)素提取的木質(zhì)素紅外光譜紅外光譜 19#532.15834.991031.391125.831223.901328.751421.811463.071507.081595.761701.262940.243430.92-5 0 5 10 15 20 25 30

36、 35 40 45 50 55 60 65 70 75%T 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 Wavenumbers (cm-1) 圖圖12 0.6%H2O2、2%的的NaOH提取的木質(zhì)素提取的木質(zhì)素紅外光譜紅外光譜 20#541.14834.671031.681126.041224.301328.701421.901463.161506.361594.831699.082939.903438.72 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75%T 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 Wavenumbers

37、(cm-1) 化學化工學院 08 屆本科畢業(yè)論文14 圖圖13 0.6%H2O2、2%的的NaOH提取的木質(zhì)素提取的木質(zhì)素紅外光譜紅外光譜表表 3 木質(zhì)素分級組分的紅外光譜圖解析木質(zhì)素分級組分的紅外光譜圖解析吸收波數(shù)/cm-1吸收峰歸屬脫脂竹粉木質(zhì)素木質(zhì)素木質(zhì)素木質(zhì)素羥基中的 O-H 伸縮振動3421.763433.443414.843430.923438.72甲基、亞甲基中的 C-H 伸縮振動2923.522924.342938.512940.242939.90甲基、亞甲基中的 C-H 伸縮振動2849.94非共軛的酮，羰基和酯中 C=O 雙鍵伸縮振動1705.781692.641701.2

38、61699.08芳環(huán)和 C=O 振動1600.591601.901600.411595.761594.83芳環(huán)骨架伸縮振動1510.681513.231510.021507.081506.36C-H 變形（不對稱 CH3、CH2）1462.051463.041462.96C-H 平面變形（芳環(huán)骨架中）1422.021422.121421.811421.90C-H 伸縮（側(cè)鏈 CH3） ，酚 O-H1382.461328.351328.501328.751328.70愈創(chuàng)木基甲氧基和 C=O 振動1267.26木質(zhì)素酚醚鍵 C-O-C 伸縮振動1252.67對羥基-苯基1280.351287.2

39、8愈創(chuàng)木酚基1225.081223.851223.501223.901224.30紫丁香基1125.141124.941124.681126.831126.04表表 3 （續(xù)）（續(xù)）吸收波數(shù)/cm-1吸收峰歸屬脫脂原料木質(zhì)素木質(zhì)素木質(zhì)素木質(zhì)素芳基 C-H 平面變形，伯醇 C-O，甲氧基變形，非共軛 C=O 伸縮1036.591030.141029.371031.391031.68愈創(chuàng)木基苯環(huán)上 2,3,6 C-H 平面外的振動833.30833.80834.99834.67木糖的特征吸收峰533.88528.64532.15541.14-OH 面外彎曲變形振動吸收帶，纖維素纖維典型的結(jié)晶帶46

40、4.27 化學化工學院 08 屆本科畢業(yè)論文15由圖 6-圖 13 和表 3 可知，在 3415 cm-1處的吸收峰為-OH 伸縮振動，表明木質(zhì)素各級組分中含有較多的酚羥基和游離羥基。無論是脫脂竹粉還是木質(zhì)素分級產(chǎn)品，都含有木質(zhì)素的典型特征吸收峰：芳環(huán)振動峰（1600.83 cm-1）和芳環(huán)骨架伸縮振動峰（1515.30 cm-1） 。但沒有羧基和磺酸基的吸收峰，表明該法提取出木質(zhì)素中沒有羧基和磺酸基，缺乏這些強親水官能團，并且木質(zhì)素中含有較多的羥基，形成了很強的分子內(nèi)和分子間的氫鍵，使木質(zhì)素的水溶性差18,19。另外，木質(zhì)素在 1287.28 cm-1、1223.85 cm-1、1124.9

41、4 cm-1處分別表現(xiàn)出對羥基-苯基、愈創(chuàng)木酚基和紫丁香基的特征吸收峰，表明它含有對羥基-苯基、愈創(chuàng)木酚基和紫丁香基三種結(jié)構(gòu)單元（見圖 10和表 3） ，而木質(zhì)素、在 1287.28 cm-1處的對羥基-苯基特征吸收峰消失，表明它們只含有愈創(chuàng)木酚基和紫丁香基兩種結(jié)構(gòu)單元（見圖 11-圖 13 和表 3） 。據(jù)文獻18報道，1382 cm-1和 1252 cm-1處的吸收峰是 C-H 的變角振動，為糖環(huán)的特征吸收峰；1036.9 cm-1為 C-O 鍵的伸縮振動，是糖醛酸的特征吸收；550 cm-1附近是木糖的特征吸收峰；427 cm-1是纖維素纖維結(jié)晶帶的典型吸收峰。由圖 10-圖 13 和表

42、3 可看出，木質(zhì)素、四種組分在 464.27 cm-1處纖維素纖維的典型結(jié)晶帶吸收峰和 1252.67 cm-1處聯(lián)結(jié)木質(zhì)素與半纖維素的醚鍵特征吸收峰均消失，說明這四種組分中已不含纖維素成分，而且半纖維素與木質(zhì)素的結(jié)合鍵也發(fā)生了斷裂。木質(zhì)素在 533.88 cm-1處半纖維素的吸收峰消失，說明半纖維素的分離比較完全；而木質(zhì)素、在 533.88 cm-1處又出現(xiàn)微弱的木糖特征吸收峰，這可能是木質(zhì)素上吸附了少量的半纖維素成分所致。由圖 6 和表 3 還可知，脫脂竹粉原料中含有半纖維素、纖維素和木質(zhì)素三種組分，且脫脂效果較好。4 討論原料不同，木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)不同；分離方法不同，所得木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)也不同。

43、按照木質(zhì)素結(jié)構(gòu)單體的不同，木質(zhì)素可分為紫丁香基木質(zhì)素、愈創(chuàng)木基木質(zhì)素和對-羥基苯基木質(zhì)素。不同原料、不同分離方法所得木質(zhì)素的紅外光譜圖如圖 14-圖 18 所示，其光譜分析結(jié)果見表 4。 化學化工學院 08 屆本科畢業(yè)論文16圖圖 14 棉稈中木質(zhì)素的紅外光譜棉稈中木質(zhì)素的紅外光譜20 圖圖 15 麥草中磺甲基化堿木質(zhì)素紅外光譜麥草中磺甲基化堿木質(zhì)素紅外光譜21 化學化工學院 08 屆本科畢業(yè)論文17圖圖 16 麥草中木質(zhì)素磺酸鈣的紅外光譜麥草中木質(zhì)素磺酸鈣的紅外光譜22圖圖 17 麥草堿木質(zhì)素的紅外光譜麥草堿木質(zhì)素的紅外光譜18圖圖 18 板栗殼中分離的乙醇木質(zhì)素的紅外光譜板栗殼中分離的乙醇

44、木質(zhì)素的紅外光譜16 化學化工學院 08 屆本科畢業(yè)論文18表表 4 不同種類木質(zhì)素的紅外光譜吸收峰歸屬不同種類木質(zhì)素的紅外光譜吸收峰歸屬吸收波數(shù)/cm-1吸收峰歸屬棉稈木質(zhì)素麥草磺甲基化堿木質(zhì)素麥草中木質(zhì)素磺酸鈣麥草堿木質(zhì)素板栗殼乙醇木質(zhì)素羥基中的 O-H 伸縮振動3419341334343398.423367甲基、亞甲基中的 C-H 伸縮振動2940293929412934.542917非共軛羰基 C=O 雙鍵伸縮振動和共軛酯鍵、酚酸的吸收17181700芳環(huán)和 C=O 振動16021597160516031616芳環(huán)骨架伸縮振動15091511151115151516C-H 變形（不對稱

45、 CH3、CH2）14631462146214561456芳環(huán)上的 C-H 平面變形142414231423.59酚 O-H 伸縮振動133013271325木質(zhì)素酚醚鍵 C-O-C 伸縮振動1260（微弱）1265（微弱）12641270芳環(huán)上 C-O 伸縮振動124712331246愈創(chuàng)木核與甲氧基的 C-O 伸縮振動的相互作用1220121412111233紫丁香和愈創(chuàng)木基 C-O、C-O 伸縮振動的峰1123112111201121芳香核在平面之外的 C-H 振動10311043104110321043愈創(chuàng)木基苯環(huán)上 2,3,6 C-H 平面外的振動833836813870木糖的特征吸

46、收峰533545536538 化學化工學院 08 屆本科畢業(yè)論文19提取方法堿性過氧化物-酸沉淀法甲酸沉淀法鈣鹽沉淀法鹽酸沉淀法乙醇法 化學化工學院 08 屆本科畢業(yè)論文20由圖 14-圖 18 和表 4 可知，棉稈、麥草、板栗殼分離出的木質(zhì)素在 3420 cm-1都有強烈的吸收峰，這是羥基的伸縮振動，說明各類木質(zhì)素中均有大量的酚羥基存在，但在磺甲基化反應后此峰的強度減弱了，從而酚羥基數(shù)減少。木質(zhì)素官能團的吸收峰主要集中在 1800 cm-1到 800 cm-1的指紋區(qū)，1230 cm-1、1220 cm-1和 1123 cm-1分別是對羥基-苯基、愈創(chuàng)木基和紫丁香基的特征吸收峰。從竹材中分級

47、分離的木質(zhì)素含有這三種基團（見圖 10 和表 3） ，但從棉稈、麥草和板栗殼中分離出的木質(zhì)素均不含對羥基-苯基結(jié)構(gòu)單元，竹材木質(zhì)素、與之相同（圖 11-圖 13 和表 3），而且從板栗殼中分離的乙醇木質(zhì)素不含紫丁香基。波數(shù) 1327 cm-1和 1120 cm-1處為紫丁香基的特征吸收峰，磺甲基化后 1327 cm-1吸收峰消失了，紫丁香基結(jié)構(gòu)單元減少。波數(shù)為 1042 cm-1是磺酸基的伸縮振動峰，堿木質(zhì)素未磺化前沒有這個峰，磺甲基化堿木質(zhì)素和木質(zhì)素磺酸鈣在此處有吸收峰。堿木質(zhì)素、棉桿木質(zhì)素和板栗殼乙醇木質(zhì)素均含有較多的酚羥基和游離羥基表現(xiàn)為 1330 cm-1處的酚 OH 基的伸縮振動、1

48、247 cm-1處苯環(huán)上C-O 的伸縮振動，3384 cm-1處羥基的 O-H 伸縮振動，而磺甲基化堿木質(zhì)素和木質(zhì)素磺酸鈣由于磺甲基化、磺化作用而使酚羥基數(shù)量大大減少；1602 cm-1和 1509 cm-1附近的兩個吸收峰是 66共軛體系 C=C 伸縮振動特征譜帶，為堿木質(zhì)素基本單元愈創(chuàng)木酚芳香環(huán)的特征吸收峰，其 1509 cm-1附近吸收峰的強度最為穩(wěn)定，可代表堿木質(zhì)素的 C9單元；1460 cm-1附近為甲基、亞甲基的 C-H 彎曲振動吸收峰；1428 cm-1附近是甲氧基與酚基連接的特征吸收峰。棉桿木質(zhì)素在 1260 cm-1處的酚醚鍵 C-O-C 伸縮振動峰、在530 cm-1處的木

49、糖特征吸收峰缺失，表明棉桿木質(zhì)素中的半纖維素分離比較完全，而板栗殼乙醇木質(zhì)素和麥草堿木質(zhì)素等則或多或少地含有半纖維素成分，這說明采用堿性過氧化物法分離木質(zhì)素可以較好地除去半纖維素和纖維素，且對木質(zhì)素自身的結(jié)構(gòu)破壞較小，適量的過氧化物僅起增溶半纖維素和漂白作用。本研究采用堿性過氧化氫法分級分離竹材木質(zhì)素的紅外光譜分析結(jié)果也證明了這一點（見圖 10-圖 13 和表 3） 。綜上所述，從竹材中分離所得的木質(zhì)素含有對羥基-苯基、愈創(chuàng)木基和紫丁香基三種結(jié)構(gòu)單元，而竹材木質(zhì)素、三種組分、棉稈木質(zhì)素和麥草木質(zhì)素（含堿木質(zhì)素、木質(zhì)素磺酸鈣和磺甲基化堿木質(zhì)素）中均含紫丁香基和愈創(chuàng)木酚基兩種結(jié)構(gòu)單元，板栗殼分離得

50、到的木質(zhì)素中只含有愈創(chuàng)木酚基結(jié)構(gòu)單元。 化學化工學院 08 屆本科畢業(yè)論文215 結(jié)論 木質(zhì)素分離的較優(yōu)條件為反應溫度 75、反應時間為 3 h、H2O2濃度為0.6%、NaOH 濃度為 1.5%、沉淀木質(zhì)素 pH 值3.0、加酸后得操作溫度約為 60。在此條件下分離得到的木質(zhì)素較純，得率達到 20.7%，提取率達到 90%以上。 由上述優(yōu)化條件分級分離制備的木質(zhì)素得率較高，顏色呈紅棕色，結(jié)構(gòu)較致密，抽濾時濾液難以抽出，有酸味；木質(zhì)素得率最高，結(jié)構(gòu)也比較致密，但是顏色呈現(xiàn)黃色，也有酸味；木質(zhì)素得率較低，顏色也呈紅棕色，但是比級木質(zhì)素的要淡些，有酸味；木質(zhì)素得率最低，加熱的條件下呈淡黃色，幾乎為

51、白色，也有酸味。 木質(zhì)素、四種組分中均不含纖維素成分，而且半纖維素與木質(zhì)素的結(jié)合鍵也發(fā)生了斷裂。木質(zhì)素中半纖維素的分離比較完全；而木質(zhì)素、在 533.88 cm-1處又出現(xiàn)微弱的木糖特征吸收峰，這是由于木質(zhì)素吸附了少量半纖維素成分。 木質(zhì)素中含有對羥基-苯基、愈創(chuàng)木酚基和紫丁香基三種結(jié)構(gòu)單元，而木質(zhì)素、中只含有愈創(chuàng)木酚基和紫丁香基兩種結(jié)構(gòu)單元。 本課題所采用的堿性過氧化氫法，不僅實現(xiàn)了木質(zhì)素的分級分離，同時實現(xiàn)了半纖維素和纖維素的分級分離，使竹材中纖維素、半纖維素和木質(zhì)素三組分基本得到了有效分離。 化學化工學院 08 屆本科畢業(yè)論文22參考文獻1 亢樹新, 劉豐良. 造紙黑液的綜合利用技術J.

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55、研究J. 東北林業(yè)大學學報, 2003, 23 (5): 10-15.13 戴友芝. 堿法草漿黑液酸析回收木質(zhì)素J. 環(huán)境科學與技術, 1995, 68 (1): 40-42.14 賈慶明, 焦曉林, 楊立青. 酸析物化法堿法草漿黑液治理技術J. 北方造紙, 1997, 3: 74-75.15 張志業(yè), 黃福玉, 張洪成. 麥草漿黑液處理方法的分析與評價J. 四川造紙, 1998, 27 (1): 25-27.16 李云雁, 彭亞勤, 宋光森, 等. 從板栗殼中分離乙醇木質(zhì)素J. 西北農(nóng)業(yè)學報, 2007, 26 (6): 34-36.17 劉全校, 楊淑蕙, 詹懷宇, 等. 改性麥草氧堿木素

56、在聚氨醋合成中的應用J. 中國造紙學報, 2003, 18 (1): 11-14.18 郭伊麗, 武書彬. 制漿黑液與堿木質(zhì)素熱裂解特性的研究D. 華南理工大學碩士學位論文,2007, 6.19 王少光, 武書彬, 郭秀強, 等. 玉米秸稈木質(zhì)素的化學結(jié)構(gòu)及熱解特性J. 華南理工大學學報, 化學化工學院 08 屆本科畢業(yè)論文232006, 34 (3): 39-42.20 李永剛. 棉稈纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的分離、鑒定以及纖維素的應用研究D. 中國農(nóng)業(yè)大學碩士學位論文, 2007, 6.21 梁文學. 麥草堿木質(zhì)素磺甲基化和氧化反應及其產(chǎn)物應用性能的研究D. 華南理工大學博士學位論文, 2

57、007, 4.22 周名松. 麥草堿木質(zhì)素高效水煤漿分散劑 GCL3S 的研制及其分散降黏作用機理研究D. 華南理工大學博士學位論文, 2007, 4. 化學化工學院 08 屆本科畢業(yè)論文24致 謝本課題是在導師謝濤副教授的悉心指導下完成的，在此表示衷心的感謝！從開始做論文到畢業(yè)論文結(jié)束，謝老師時刻嚴格要求我們，力求我們的論文達到高標準、高要求。近一年來，謝老師無論在學習還是生活上都給了我很大的關心和幫助。同時，謝老師在工作和科研中嚴謹治學的態(tài)度和刻苦鉆研的精神，使我終生受益。為此，再次對謝老師表示衷心的感謝！ 同時，感謝教研室所有的老師在這四年里對我的關心和幫助。最后，感謝關心和幫助我的同學

58、和朋友，是他們在大學四年的學習和生活中給了我鼓勵和支持。 化學化工學院 08 屆本科畢業(yè)論文25附圖：圖圖 1 竹粉脫脂原料竹粉脫脂原料 A. 0.6%H2O2、2%NaOH 木質(zhì)素 B. 0.6%H2O2、2%NaOH 木質(zhì)素 （未加熱） （已加熱） 化學化工學院 08 屆本科畢業(yè)論文26 C. 0.6%H2O2、2%NaOH 木質(zhì)素 D. 0.6%H2O2、2%NaOH 木質(zhì)素 E. 0.6%H2O2、2%NaOH 木質(zhì)素 F. 2.5%H2O2、2%NaOH 木質(zhì)素（未加熱） G. 2.5%H2O2、2%NaOH 木質(zhì)素（已加熱） 圖圖 2 木質(zhì)素分級組分木質(zhì)素分級組分 化學化工學院 0

59、8 屆本科畢業(yè)論文27 A. 竹筍殼纖維素 B. 竹筍纖維素 C. 竹子纖維素 圖圖 3 竹筍殼、竹筍和竹子纖維素竹筍殼、竹筍和竹子纖維素 A. 2.5%H2O2、2%NaOH 竹子半纖維素 B. 0.6%H2O2、2%NaOH 竹子半纖維素 化學化工學院 08 屆本科畢業(yè)論文28 C. 0.6%H2O2、2%NaOH 竹子半纖維素 D. 0.6%H2O2、2%NaOH 竹子半纖維素 E. 竹筍半纖維素 F. 竹筍半纖維素 圖圖 4 半纖維素分級組分半纖維素分級組分 圖圖 5 分離過程中沉淀半纖維素（竹筍殼）分離過程中沉淀半纖維素（竹筍殼） 圖圖 6 分離過程中沉淀半纖維素（竹筍）分離過程中沉

60、淀半纖維素（竹筍） 化學化工學院 08 屆本科畢業(yè)論文29您好，為你提供優(yōu)秀的畢業(yè)論文參考資料，請您刪除以下內(nèi)容，您好，為你提供優(yōu)秀的畢業(yè)論文參考資料，請您刪除以下內(nèi)容，O(_)O 謝謝！謝謝！A national survey was recently launched to evaluate the eye health of Chinese children andteenagers.On June 6, Chinas annual National Day for Eye Care, the China Youth Development ServiceCenter and Zheji

61、ang Medicine, a leading listed Chinese pharmaceutical company, jointlyannounced the kickoff of the survey.In about one month, a questionnaire compiled by top eye care medical experts in China willbe distributed through multiple online partners, including H, as well asthrough offline survey events he

62、ld in universities, middle schools and primary schools acrossthe country.A report will be released based on the survey statistics and analysis, and most importantly,guidelines for parents and youth on how to care for the eyes and prevent myopia agrowing problem in Chinas digitized society, will also

63、 be attached on the report.Myopia is not only a disease that makes people see things blurrily, but also leads to severecomplications, such as glaucoma (increased pressure within the eyeball), and can causeblindness, said Zhou Yuehua, an established eye care specialist with Beijing TongrenHospital.It

64、 is very important for parents and children to know about the risk and care for their eyes.There are about 450 million myopia patients in China. Among Chinese myopia patients,30million are severe patients, according to ZhouThe prevalence of myopia among high school and college students is more than

65、70 percent,and the situation is continuously worsening, he added.Sun Zhu, director with the China Youth Development Service Center, said long hours ofstudy, lack of exercise, especially outdoor activities, and attachment to electronic screen aresome of the top reasons behind the widespread myopia pr

66、oblems, and the increase ofyounger patients, although China has made great progress in improving the hardwarefacilities and lighting conditions in schools.He said he hopes the survey will alert people on the threatening situation, and also helpmedical experts to better guideline parents and childrens behaviors to care for eyes, basedon the timely and factual statistics the survey collected.A series of follow-up events will also be held in six cities, including Jinan in Shandongprovince, and Chan