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有机溶剂提取麦草中木质素的工艺摘要：采用有机溶剂法对汽爆麦草中木质素的提取工艺进行了研究，通过正交试验获得最优的工艺条件，采用ｂｊ?觟ｒｋｍａｎ法对木质素进行纯化，并利用红外光谱进行检测。
结果表明，乙醇提取木质素的最佳工艺条件为乙醇体积分数３０％（含１ｇ／ｌｎａｏｈ），反应温度１６０℃，保温时间１５ｍｉｎ，此时木质素得率高达３５．２６％。
红外光谱分析发现此木质素含有３种基本结构，愈创木基、紫丁香基和对－羟基苯丙基，其在结构上较好地保留了各种活性基团，有望成为合成其他化工材料的理想原料。
关键词：麦草；乙醇提取；木质素；汽爆；红外光谱study on the extracting technology of lignin from wheat straw by organic solventｔｉａｎｙｉ－ｈｏｎｇ，ｌｉｄａ－ｃｈｅｎ，ｇｏｎｇｄａ－ｃｈｕｎ（ｃｏｌｌｅｇｅｏｆｃｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄｌｉｆｅｓｃｉｅｎｃｅ，ｔｈｒｅｅｇｏｒｇｅｓｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ｙｉｃｈａｎｇ４４３００２，ｈｕｂｅｉ，ｃｈｉｎａ）ａｂｓｔｒａｃｔ：ｌｉｇｎｉｎｗａｓｅｘｔｒａｃｔｅｄｂｙｏｒｇａｎｉｃｓｏｌｖｅｎｔｆｒｏｍｅｘｐｌｏｄｅｄｗｈｅａｔｓｔｒａｗ，ｐｕｒｉｆｉｅｄｂｙｂｊ?觟ｒｋｍａｎｍｅｔｈｏｄａｎｄａｎａｌｙｚｅｄｂｙｉｎｆｒａｒｅｄｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ（ｉｒ）．ｔｈｅｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｗｅｒｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄｂｙｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔｔｈｅｏｐｔｉｍｕｍｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｗｅｒｅ，ｖｏｌｕｍｅｒａｔｉｏｏｆｅｔｈａｎｏｌ，３０％（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ１ｇ／ｌｎａｏｈ）； rｅａｃｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，１６０℃； rｅａｃｔｉｏｎｔｉｍｅ，１５ｍｉｎ．ｔｈｅｙｉｅｌｄｏｆｃｒｕｄｅｌｉｇｎｉｎｒｅａｃｈｅｄ３５．２６％．ｉｒｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｏｂｔａｉｎｅｄｌｉｇｎｉｎｃｏｎｔａｉｎｅｄ３ｂａｓｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，ｇｕａｉａｃｙｌ（ｇ），ｓｙｒｉｎｇｙｌ（ｇｓ）ａｎｄｐ－ｈｙｄｒｏｘｙｐｈｅｎｙｌ（ｈ）．ｔｈｅａｃｔｉｖｅｇｒｏｕｐｓｗｅｒｅｗｅｌｌｒｅｓｅｒｖｅｄａｎｄｗｏｕｌｄｂｅｔｈｅｉｄｅａｍａｔｅｒｉａｌｆｏｒｓｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆｏｔｈｅｒｃｈｅｍｉｃａｌｍａｔｅｒｉａｌｓ．ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｗｈｅａｔｓｔｒａｗ；ｅｔｈａｎｏｌｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ；ｌｉｇｎｉｎ；ｓｔｅａｍｅｘｐｌｏｄｅｄ；ｉｒ木质素是一类由苯丙烷单元通过醚键和碳－碳键连接的复杂的无定形高聚物［１］。
第40卷第2期2021年3月Vol.40No.2Mar.2021大连工业大学学报JournalofDalianPolytechnicUniversityDOI:10.19670/ki.dlgydxxb.2021.0205木质素的分离提取与高值化应用研究进展苏秀茹，傅英娟，李宗全，张永超(齐鲁工业大学(山东省科学院)生物基材料与绿色造纸国家重点实验室，山东济南250353)摘要：木质素结构的复杂性和多样性及其与纤维素、半纤维素交织在一起所构成的天然抗降解屏障，致使其分离提取困难。
传统的以获取纤维素为主的分离过程导致木质素降解或缩合，因而化学结构更复杂、反应活性较低，影响其转化和高值化利用。
在保持木质素原有结构的前提下，实现木质素与纤维素和半纤维素的高效分离是当前生物质精炼领域的研究热点。
综述了基于木质素优先策略提取木质素的国内外最新研究进展，如有机溶剂法、离子液体法、低共熔溶剂法等，并分析了其在日化、医学、电化学、环保、农林业等领域的高值化应用前景。
关键词：木质素；低共熔溶剂；化学改性；高值化应用中图分类号：TS79文献标志码：A文章编号：1674-1404(2021)02-0107-09Research progress on extraction and high-value application of ligninSU Xiuru,FU Yingjuan,LI Zongquan,ZHANG Yongchao(State Key Laboratory of Biobased Material and Green Papermaking,Qilu University of Technology,Shandong Academy of Sciences,Jinan250353,China)Abstract:The structural complexity and diversity of lignin,as well as the natural anti-degradation barrier formed by intertwining it with cellulose and hemicellulose,made it difficult to be selectively extractedfrom biomass.Inaddition,thetraditionalseparation methodsgenera l yfocusedonderiving ce l uloseandusua l yleadtodegradationandcondensationoflignin.Thus,theobtainedligninhada morecomplex chemicalstructure and lower reactivity,which then hindered its conversion and high-valueutilization.Itwasthehotspotintheresearchofmaintainingtheoriginalstructureoflignin and e f icient separating lignin from lignoce l ulosic biomass in the fields of biorefinery.The latest researchprogressonthemethodsofseparationandextractionoflignin,e.g.,organicsolvent,ionic iquidsandloweutecticsolventsmethods,wereconcluded.Furthermore,thehigh-valueapplicationof ignin in the fields of daily chemicals,medicine,electrochemistry,environmental protection, agriculture and forestry were estimated.Keywords：lignin；deep eutectic solvents；chemical modification；high-value application0引言木质素是植物纤维原料的主要化学组分之一，含量仅次于纤维素，是自然界中唯一可再生的含有芳香结构的天然高分子物质［1］。
第34卷 第2期2010年3月南京林业大学学报(自然科学版)Journal of Nanjing Forestry University (Natural Science Editi on )Vol .34,No .2M ar .,2010htt p://www .nldxb .com 收稿日期:2009-02-23 修回日期:2009-10-24 基金项目:南京林业大学创新基金项目 作者简介:黄丽君(1983—),硕士生。
3洪建国(通信作者),教授。
E 2mail:jghong@njfu 。
引文格式:黄丽君,叶菊娣,徐诚,等.改进的高沸醇溶剂法分离稻草中木质素的研究[J ].南京林业大学学报:自然科学版,2010,34(2):104-106.改进的高沸醇溶剂法分离稻草中木质素的研究黄丽君,叶菊娣,徐 诚,吴晶晶,洪建国3(南京林业大学化学工程学院,江苏 南京 210037)摘要:以助剂G 与1,42丁二醇的混合水溶液为溶剂,在浓硫酸与乙酸以一定比例混合而成的复合催化剂的催化作用下,于160℃从稻草中分离出木质素。
其最佳工艺条件为:绝干稻草原料55g,液固比6∶1,混合溶剂中助剂G 与1,42丁二醇质量比1∶10,复合催化剂中硫酸用量4g,160℃下保温1h,木质素得率达到16.02%。
该方法具有温度相对较低,溶剂用量少的优点。
关键词:稻草;高沸醇法;木质素;纤维素中图分类号:T Q351 文献标志码:A 文章编号:1000-2006(2010)02-0104-03Separa ti on of li gn i n fro m r i ce straw by m od i f i ed m ethod of HBSHUANG L i 2jun,YE Ju 2di,XU Cheng,WU J ing 2jing,HONG J ian 2guo3(College of Chem ical Engineering,Nanjing Forestry University,Nanjing 210037,China )Abstract:The lignin fr om rice stra w was separated at the te mperature of 160℃by the modified method of high boiling s olvent (HBS ).I n the p r ocess,the composite catalyst of sulfuric acid and acetic acid was used and the auxiliary agent G was added .The obtained op ti m u m technol ogical conditi ons were as f oll ows:55g desiccated rice stra w,liquid s olid ra 2ti o 6∶1,mass rati o of the auxiliary agent G t o 1,42butanedi ol 1∶10,the dosage of sulfuric acid in the composite catalyst 4g,heat p reservati on at 160℃f or 1h .The yield of lignin is 16.02%.The p r ocess advantages are relatively l ow te m 2perature and less dosage of s olvent .Key words:rice stra w;high boiling s olvent (HBS );lignin;cellul ose 稻草中含有大量纤维素、半纤维素和木质素等天然高分子化合物,它们具有生物降解性和可再生性,是理想的绿色环保材料。
![碱木质素的提纯[方案]](https://img.taocdn.com/s1/m/cc0709ec760bf78a6529647d27284b73f242366b.png)
碱木质素的官能团[8]木质素的官能团主要有羟基、羧基、羰基和甲氧基等。
木质素结构中存在较多的羟基，以醇羟基和酚羟基两种形式存在。
木质素结构中的酚羟基是一个十分重要的结构参数，酚羟基直接影响木质素的化学性质和物理性质，如木质素的醚化、酯化和缩合的程度，溶解性能等。
磨木木质素中羟基含量为1.00~1.25/OCH3，其中酚羟基含量是0.24~0.335/OCH3。
这些酚羟基又分为四种类型：非缩合型、缩合型、侧链位有羰基的共轭型和肉桂醛型的共轭型。
木质素中游离羟基的含量可采用乙酰化方法测定，酚羟基的含量可采用气相色谱法或紫外分光光度计或非水电导滴定方法测定。
木质素中甲氧基含量高，酚羟基邻位缺乏反应活性点，不利于缩聚、接枝和磺化等反应的进行，但是甲氧基的存在有利于硝化和重氮反应，用来制取染料。
酚羟基邻位的反应活性大，可以发生磺甲基化和缩合等反应。
酚羟基的邻位、对位以及侧链上的羰基上的α位上均有较活泼的氢原子，此类氢原子容易与甲醛、脂肪胺发生Mannich反应，在木质素的芳环上引入烷基链，制成木质素胺[9]。
羧基具有絮凝的作用，因此可用作水处理剂。
木质素结构中存在约6种羰基，其定量通常用盐酸羟胺法，与芳香环共轭的羰基，可用紫外光谱法定量测定，磨木木质素的羰基含量为0.18~0.20/OCH3。
羰基的氧原子具有未共用电子对，易于与介质中的多价金属离子产生螯合作用，能够吸附在金属表面以保护金属，具有阻垢功能，通常用作水处理剂的阻垢剂。
木质素中还存在很多醚键，醚键结构具有稳定保护膜的作用，与酚羟基的吸附功能相结合，能共同达到缓蚀、防锈的作用。
1.1.3 碱木质素的提纯方法工业碱木质素里面含有很多无机盐、糖类和半纤维素等杂质，这些杂质的存在会妨碍碱木质素的化学反应，因此，需要对其进行纯化。
对于纯度要求高的木质素通常需采用有机溶剂法进行提纯，而工业应用的木质素通常采用酸析和超滤等方法进行初步纯化。
有机溶剂提纯法最常用的是Lundquist法，二氯乙烷－乙醚法和丙酮提纯法。
木质纤维素生物质预处理技术研究现状摘要：为了研究经济高效的预处理技术，综述了近10年国内外在木质纤维素预处理技术方面的研究，对物理法、物理-化学法、化学法、生物法等预处理技术进行了重点分析，发现稀酸处理法、蒸汽爆破法和生物法等技术极具潜力，但目前的研究仍存在不足，今后还需研究成本低、产率高、污染小的预处理技术。
最后对预处理技术的发展提出了建议。
引言木质纤维素原料来源广泛，是储量丰富的可再生资源。
近年来，利用木质纤维素制备燃料乙醇新能源备受国内外专家学者的关注。
发展木质纤维素生产燃料乙醇的能源技术，对于降低成本和保护环境是一个“双赢”的模式，与当今世界的低碳环保主题一致，有利于人类社会的可持续发展。
目前，用植物纤维原料生产乙醇的成本仍然较高，还无法与粮食乙醇形成竞争。
因此，致力于寻找经济高效的预处理方法是当今燃料乙醇制备过程中的研究热点之一。
常规的预处理技术主要包括：酸法、碱法、有机溶剂法、蒸汽爆破法或几种方法的结合，虽然处理效果相对较好，但是对设备的要求高，造成严重的环境污染；生物法能耗低、无污染，但是成本高、作用周期长、木质素分解酶类的酶活力低。
为此，开发低廉高效的木质纤维素预处理技术成为当前生物乙醇研究的关键。
基于此，笔者对木质纤维素生物质预处理技术进行综述及分析，并对预处理技术的发展前景提出建议，以期为纤维素乙醇的研究提供有益的参考。
1木质纤维素生物质预处理的意义木质纤维素构成了植物的细胞壁，对细胞起着保护作用。
木质纤维素是指纤维素、半纤维素及木质素三者的总称，也有少量的果胶、树胶、藻胶和琼脂等成分，结构非常复杂。
纤维素和半纤维素被木质素层层包裹，纤维素是由1000~10000个β-D-吡喃型葡萄糖单体形式以β-1,4-糖苷键连接形成的直链多糖，多个分子层平行排列构成丝状不溶性微纤维结构，基本组成单位为纤维二糖，是地球上含量最丰富的聚合物。
半纤维素主要是由木糖、少量阿拉伯糖、半乳糖或甘露糖组成。
木质素提取及其应用研究进展王婷(新疆化工设计研究院，乌鲁木齐830006)摘要：木质素主要来源于制浆造纸过程中的黑液, 具有潜在工业价值，应用前景十分广阔。
本文介绍了木质素的提取方法以及木质素在农林业、石油化工、水泥及混凝土工业、高分子材料中的应用。
关键词：木质素；提取；进展1 前言木质素是存在于植物纤维中的一种芳香族高分子化合物，其含量可占木材的50%,在植物组织中具有增强细胞壁及黏合纤维的作用。
在自然界中，木质素的储量仅次于纤维素，而且每年都以500亿t的速度再生。
制浆造纸工业每年要从植物中分离出大约 1.4 亿t纤维素，同时得到5000万t 左右的木质素副产品。
但迄今为止，超过95 %的木质素仍以“黑液”形式直接排入江河或浓缩后烧掉，很少得到有效利用[1]。
随着资源危机和人类对环境保护意识的日益增强，如何有效地综合利用木质素这一天然可再生的废弃资源已被许多国家提到战略高度考虑。
研究开发木质素及木质素类化合物成为有用工业产品，如：橡胶的偶联剂、补强剂，染料的分散剂，钻井泥浆的降粘剂，工业废气的脱硫剂等等，无论从保护环境的角度，还是利用废弃资源的考虑都是一项具有良好的社会意义及经济价值的课题[2]。
2 木质素的提取方法木质素按照可溶性又分为硫酸木质素、盐酸木质素、氧化铜氨木质素、高碘酸木质素、碱木质素、乙醇木质素、硫木质素、酚木质素、有机胺木质素等。
酸木质素、氧化铜氨木质素是将将木质素以外的成分溶解除去，木质素作为不溶性成分分离。
而其他的是将木质素作为可溶性成分来进行分离[3]。
酸木质素在分离过程中受到酸的作用，其结构会发生化学变化，不过盐酸木质素的变化比硫酸木质素的变化要小一些。
硫酸木质素在分离过程中所发生的变化，是由于在水解的同时木质素发生高度缩合反应造成的[3]。
作为后一类分离方法的典型例子是造纸的制浆过程。
传统的制浆方法有两种：一种是碱法制浆，碱法蒸煮中，使用碱液处理植物原料。
根据所用的碱料不同，又分为石灰法、烧碱法和硫酸盐法三种。
⽊质素的研究进展Botanical Research 植物学研究, 2016, 5(1), 17-25Published Online January 2016 in Hans. /doc/45ea9dfbf71fb7360b4c2e3f5727a5e9856a276d.html /journal/br/doc/45ea9dfbf71fb7360b4c2e3f5727a5e9856a276d.html /10.12677/br.2016.51004Progress in Research on LigninYongbin Meng1*, Lei Xu1, Zidong Zhang1, Ying Liu2, Ying Zhang2, Qinghuan Meng2,Siming Nie2, Qi Lu1,21National Engineering Laboratory for Ecological Use of Biological Resources, Harbin Heilongjiang2Key Laboratory of Forest Plant Ecology, Ministry of Education, Northeast Forestry University, Harbin Heilongjiang Email:347576614@/doc/45ea9dfbf71fb7360b4c2e3f5727a5e9856a276d.html , luqi42700473@/doc/45ea9dfbf71fb7360b4c2e3f5727a5e9856a276d.htmlReceived: Dec. 10th, 2015; accepted: Dec. 24th, 2015; published: Dec. 30th, 2015Copyright ? 2016 by authors and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY)./doc/45ea9dfbf71fb7360b4c2e3f5727a5e9856a276d.html /licenses/by/4.0/AbstractLignin is a renewable aromatic polymer in nature, and it can be used in the process of high added value. In addition, the oil and natural gas are facing the serious situation of increasingly exhausted.Lignin as a part of alternative fossil raw materials shows a good application prospect. In order to realize the use of lignin, firstly, we must understand the composition and structure of lignin. Stat-ing from the chemical composition of lignin, this paper analyzed and compared some methods and techniques for separation as well as extraction, and application of lignin extraction, focused on the latest progress in the structure of lignin, and forecasted the development direction of lignin ap-plication.KeywordsLignin, Structure, Separation, Application⽊质素的研究进展孟永斌1*，徐蕾1，张⼦东1，刘英2，张莹2，孟庆焕2，聂思铭2，路祺1,21⽣物资源⽣态利⽤国家地⽅联合⼯程实验室，⿊龙江哈尔滨2东北林业⼤学森林植物⽣态学教育部重点实验室，⿊龙江哈尔滨Email: 347576614@/doc/45ea9dfbf71fb7360b4c2e3f5727a5e9856a276d.html , luqi42700473@/doc/45ea9dfbf71fb7360b4c2e3f5727a5e9856a276d.html收稿⽇期：2015年12⽉10⽇；录⽤⽇期：2015年12⽉24⽇；发布⽇期：2015年12⽉30⽇*第⼀作者。
有机溶剂法纯化稻草碱木质素的研究YANG Y Q杨益琴,李忠正(南京林业大学化工学院,江苏南京210037)摘 要: 采用有机溶剂法纯化稻草碱木质素,研究了不同有机溶剂体系对稻草碱木质素纯化得率及纯化产品化学组成的影响,确定了适宜的有机溶剂体系及纯化工艺条件。
实验结果表明:丙酮-水混合溶剂为最佳的溶剂体系,丙酮-水6 4(v/v)时,纯化所得碱木质素的得率为85 2%,产品中木质素的含量达44 86%,糖含量下降了76 86%,灰分含量下降了20 87%。
关键词: 稻草;有机溶剂;木质素;纯化中图分类号:TQ 351.36+5 文献标识码:A 文章编号:0253-2417(2000)04-0040-05木质素是由苯基丙烷单元所组成的高分子化合物,是一种仅次于纤维素的丰富的天然有机资源,广泛存在于木材及禾本科植物中。
目前由于石油和煤炭资源的日渐匮乏,人们对造纸废液中的工业木质素的利用产生了浓厚的兴趣。
工业木质素来源广泛,价格低廉,对人体及动物基本无毒,但粗碱木质素中,除了木质素成分外,还含有大量的糖类及灰分,这些物质的存在对木质素的存放及使用都会产生不良影响。
如其中糖的存在,粗木质素存放时易吸潮;用作混凝土添加剂,由于缓凝使早期强度偏低;在合成胶粘剂中,对胶粘剂粘结强度及固化时间均有不同程度的影响。
为了提高木质素的性能,需对粗碱木质素进行纯化。
常用的纯化方法为酸中和沉淀法[1],但由于该方法酸消耗量大且难以回收,而造成二次污染,同时纯化所得木质素仍含较多灰分。
有机溶剂纯化木材木质素,已有报道的Lunquist 的液-液抽提法[2~4]和95%的二氧六环水溶液-乙醚法[5],这两种方法步骤较多,操作麻烦,而且溶剂消耗量大,纯化得率较低,所以这两种方法纯化的木质素多用于结构分析。
本研究采用有机溶剂纯化法对稻草碱木质素进行纯化研究,旨在提高木质素的纯度及木质素的得率,为稻草工业碱木质素的纯化分离提供一条有效途径。
收稿日期:2000-05-08作者简介:杨益琴(1968-),女,江苏大丰市人,讲师,硕士,研究方向为植物纤维化学。
第20卷第4期2000年12月林 产 化 学 与 工 业Chemistry and Industry of Forest Products Vol.20No.4Dec.20001 实验部分1 1 原料及试剂稻草碱木质素原料由造纸厂所提取的蒸煮废液经喷雾干燥制得;其它化学药品均为化学纯试剂。
1 2 木质素的纯化采用不同的有机溶剂体系对样品进行溶解(除溶剂用量选择外,其它粗碱木质素与溶剂用量比均为1:10w/v),然后用3%的H 2SO 4调节溶液pH<5,剧烈振荡,加速样品溶解,静置4~5h,对样品进行离心分离,上层清液经薄膜蒸发浓缩回收溶剂,最后经真空干燥制得纯化碱木质素。
1 3 纯化木质素产品的分析测定1 3 1 木质素含量的测定 采用Klason 法测定酸不溶木质素含量,酸溶木质素的含量用756MC 紫外-可见分光光度计测定其在205nm 处的吸收值,计算总的木质素含量。
1 32 总糖含量测定 采用邻胺基联苯的方法,具体操作为:取Klason 法测定木质素的水解液3mL 加入10mL 邻胺基联苯的冰醋酸溶液(0 4g 邻胺基联苯溶于100mL 冰醋酸),煮沸45min,冷却,测定其380nm 的吸收值,根据标准曲线计算总糖含量。
1.3 3 灰分测定 800 下煅烧3h 的灰分。
2 结果与讨论2 1 粗碱木质素原料的成分分析对研究所用的稻草工业碱木质素原料的成分进行分析,其组成含量为:酸不溶木质素16 42%,酸溶木质素14 71%,灰分26 06%,总糖19 32%。
总木质素含量为31 13%,除此,还含有糖酸类物质。
2 2 不同有机溶剂及用量对粗木质素纯化效果的影响根据木质素及其所含杂质的结构特点,本研究对几种常见的有机溶剂进行试验,探讨不同类型的有机溶剂对纯化木质素的得率及产物组成的影响,旨在提高木质素产品的纯度和得率。
2 2 1 1,4-二氧六环-水混合溶剂对木质素纯化效果的影响 采用不同体积配比的1,4-二氧六环-水混合溶剂,对工业碱木质素进行纯化分离,具体分析结果如图1、2所示。
从图1、2可知,1,4-二氧六环和水组成的混合溶剂中,1,4-二氧六环的不同比例对碱木质素的纯化效果有一定的影响,对木质素的得率和产品组成具有较大的影响。
随着1,4-二氧六环的百分比增加,所得纯化木质素产品中总木质素含量也随之增加,而产物中糖含量则显著降低,灰分的含量也有所下降。
这主要是因为随着1,4-二氧六环体积百分比的增加,亲水性的糖、无机盐等在混合溶剂中的溶解度下降,而疏水性的木质素在混合溶剂中的溶解度有所增加,因此,不同比例的1,4-二氧六环和水组成的混合溶剂,能够起到纯化稻草工业碱木质素的目的。
当1,4-二氧六环和水的比例为9 1时,木质素含量达66 51%,糖含量下降了90 68%,但此时木质素的得率仅4 55%。
综合分析考虑,采用1,4-二氧六环和水混合溶第4期杨益琴,等:有机溶剂法纯化稻草碱木质素的研究41图1 纯化木质素的得率及含量Fig.1 Yield and content of purified li gni n纯化木质素得率yield of purified li gnin;总木质素含量content of total lignin 图2 纯化木质素中糖、灰分含量Fig.2 Content of sugar and ash in purified li gnin 木质素含量lignin content; 灰分含量ash content; 糖含量sugar c ontent剂纯化稻草碱木质素时,1,4-二氧六环和水的比例以6 4为宜,此时木质素的得率达75 63%,产品中木质素含量由31 13%提高到42 03%,糖含量下降了79 71%,灰分含量下降了22 29%。
2 2 2 丙酮-水混合溶剂对稻草碱木质素纯化效果的影响 不同体积配比的丙酮-水混合溶剂,对稻草工业碱木质素的纯化效果如图3、4所示。
图3 纯化木质素的得率及含量Fig.3 Yield and content of p uri fied lignin纯化木质素得率yield of purified lignin;总木质素含量content of total ligni n 图4 纯化木质素中糖、灰分含量Fig.4 Content of sugar and ash in purified lignin 木质素含量li gni n content; 灰分含量ash content; 糖含量sugar content从图3、4可知,采用丙酮-水混合溶剂纯化稻草工业碱木质素时,不同体积配比的丙酮-水混合溶剂对碱木质素的纯化效果也不同。
随着丙酮比例的增加,纯化木质素中木质素含量显著增加,总糖含量大幅度降低,灰分含量也略有下降,其变化趋势与1,4-二氧六环-水混合溶剂相似。
综合考虑,丙酮-水混合溶剂中丙酮和水的体积配比以6 4比较理想,此时纯化木质素的得率为85 20%,木质素含量由31 13%增加到44 86%,糖含量下降了76 86%,灰分含量下降了20 87%。
2 23 1,2-二氯乙烷-无水乙醇混合溶剂对稻草碱木质素纯化效果的影响 采用不同体积配比的1,2-二氯乙烷与无水乙醇混合溶剂,对稻草工业碱木质素的纯化结果如表1所示。
从表1可知,采用1,2-二氯乙烷和无水乙醇混合溶剂对稻草工业碱木质素进行纯化,其效果不理想,虽然纯化后木质素中糖含量有较大幅度下降,但木质素的得率及木质素的含量42 林 产 化 学 与 工 业第20卷均较低,而且灰分含量很高,木质素的质量未能得到改善,所以该混合溶剂不适于木质素的纯化。
表1 1,2-二氯乙烷与无水乙醇混合溶剂对工业碱木质素纯化效果的影响Table 1 Effect of mi xed solven t of 1,2-dichloroethane and ethanol on purification of commercial ligninfrom rice straw by alkali pulping1,2-二氯乙烷proportion of 1,2-dichloroethane(v/v,%)908070605040木质素得率yield of lignin(%)7.849.5411.7817.748.27 6.18酸溶木质素含量content of acid soluble li gni n(%)3.934.135.939.4510.1710.04酸不溶木质素含量content of acid insoluble lignin(%)12.3813.9115.7318.4217.4113.32总木质素含量content of total lignin(%)16.3118.0421.6625.8727.5823.36总糖含量content of total sugar(%)4.375.32 5.43 5.30 4.22 4.17糖含量下降率decreas e of total s ugar(%)77.3872.4671.8972.5678.1678.42灰分content of ash in purified lignin(%)32.5429.6627.6124.7225.6627.07灰分含量下降率decreas e of as h in purified li gnin(%) 5.1013.5019.4827.9125.1721.062 2 4 最佳混合溶剂体系的确定 经过用1,4-二氧六环-水混合溶剂、丙酮-水混合溶剂以及1,2-二氯乙烷和无水乙醇混合溶剂,对稻草工业碱木质素的纯化研究表明,用1,2-二氯乙烷和无水乙醇混合溶剂,纯化效果不理想,不适于碱木质素的纯化。
而1,4-二氧六环-水混合溶剂和丙酮-水混合溶剂都有较好的纯化效果,从图1、2和图3、4的比较可以看出,当有机溶剂的体积百分比小于70%时,丙酮-水混合溶剂纯化后木质素的得率和含量均高于相同配比的1,4-二氧六环-水混合溶剂体系,两种混合溶剂对糖和灰分的去除效果相当。
从1,4-二氧六环和丙酮的物性和价格看,1,4-二氧六环的价格比丙酮高得多,同时用于纯化的有机溶剂必须回收并循环使用,溶剂回收可以采取蒸馏的方法,由于1,4-二氧六环的沸点为101 3 ,远高于丙酮的沸点56 1 ,所以使用1,4-二氧六环,溶剂回收时的能耗也大,导致纯化成本高。
综合分析纯化效果和溶剂的性质,确定丙酮-水作为稻草碱木质素纯化的最佳溶剂,丙酮和水的最佳体积比为6 4。
