Westvaco Kraft Lignin木质素钠盐在农药中的应用
- 格式:ppt
- 大小:611.50 KB
- 文档页数:40
专题讲座造纸黑液中木质素在农业领域的应用王晓红,赵 谦(江苏大学化学化工学院,江苏 镇江 212013)摘 要:介绍了造纸黑液中木质素在农业领域的最新研究及应用,主要对木质素在肥料、农药、饲料、土壤改良剂、植物生长调节剂、液体地膜等方面的研究进展进行了阐述。
关键词:造纸黑液;木质素;农业;应用中图分类号:X793 文献标识码:A 文章编号:1005-3433(2004)02-0036-05木质素是一种高分子有机物,大量存在于木材、竹、草等造纸原料中。
其含量仅次于纤维素。
约占植物总量的20%。
木质素是造纸黑液中的主要污染成分之一,也是构成黑液COD(化学需氧量)的重要成分[1]。
如果直接排放既浪费了木质素资源又污染了环境。
随着人们环保意识的不断增强和国家环保法规的进一步完善,我国众多中小型造纸厂日益感到造纸黑液污染治理的迫切性,许多厂家投入巨额资金对造纸黑液进行治理。
从环境保护和可持续发展战略出发,对木质素进行资源化研究,兼具有效利用资源和治理纸浆黑液的双重意义。
开发造纸黑液木质素在农业领域的用途是黑液治理的一条有效途径。
本文综述了造纸黑液木质素在农业领域的应用研究情况。
1 肥料木质素是能从自然界再生资源中获得的高聚合度的芳香族有机原料,具有无毒、价廉、易被微生物分解的特性。
当在木质素上接上植物生长所需要的N、P、K等元素时,这些元素会伴随着木质素被微生物降解而缓慢释放出来,为作物吸收利用。
正是木质素这种缓慢释放的特性使得木质素可以成为一种肥劲较稳、肥效较长、含有多种营养元素并且能较好地控制不被淋失的完全肥料[2]。
1.1 木质素氮肥木质素类氮肥含氮量与普通化学肥料相近且具有长效、缓释的特点,可促进作物生长,是一种比较有前途的木质素利用方法。
木质素氮肥不仅含无机氮,而且还含有机氮,有机氮与木质素之间以共价键相连接,而作物几乎不吸收这种有机键合的氮素,只有当木质素经微生物降解,缓慢释放出无机氮素之后才能为作物吸收利用,所以说含氮木质素是一种潜在的有机长效氮肥[2]。
农药中英文对照及结构式农药是农业生产过程中用来保护作物免受昆虫、杂草、病毒和微生物胁迫的化学药物。
农药的使用可以提高农产品产量和质量,并帮助农民减少作物损失。
下面是部分常见农药的中英文对照及结构式:1. 拉巴莫特(Lambda-cyhalothrin)拉巴莫特是一种合成的氰戊菊酯类杀虫剂,具有广谱的杀虫活性,可以有效地控制多种害虫如蚜虫、螨虫和蓟马等。
拉巴莫特的化学结构式为:[C23H19ClF3NO3]2. 苏木精(Malathion)苏木精是一种有机磷酯类杀虫剂,被广泛用于农业和公共卫生领域。
它对各类昆虫有较好的杀灭效果,包括蚊子、蜱虫和蚜虫等。
苏木精的化学结构式为:[C10H19O6PS2]3. 氯吡硫磷(Chlorpyrifos)氯吡硫磷是一种有机磷酸酯杀虫剂,广泛用于农业和家庭中,用于控制蚜虫、白蚁和蚜虫等昆虫。
氯吡硫磷的化学结构式为:[C9H11Cl3NO3PS]4. 三唑酮(Triadimefon)三唑酮是一种杀菌剂,常用于防治多种作物的真菌病害,如白粉病、黑斑病和赤霉病等。
三唑酮的化学结构式为:[C14H16ClN3O2]5. 乙草胺(Glyphosate)乙草胺是一种广谱除草剂,常用于杂草的防治。
它对大多数植物都有杀伤作用,可有效控制一年生杂草和多年生杂草。
乙草胺的化学结构式为:[C3H8NO5P]6. 堆积霉素(Avermectin)堆积霉素是一种杀虫剂和杀螨剂,被广泛应用于农业和畜牧业领域。
它对多种害虫如蚜虫、螨虫和蓟马等有很好的杀灭效果。
堆积霉素的化学结构式为:[C48H72O14]7. 杀死苏(Kresoxim-methyl)杀死苏是一种广谱杀菌剂,用于防治多种作物病害,对多种真菌如等有很好的杀灭效果。
杀死苏的化学结构式为:[C18H19N3O4]8. 百菌清(Carbendazim)百菌清是一种广谱杀菌剂,常用于防治多种作物病害,包括黑点病、锈病和霜霉病等。
百菌清的化学结构式为:[C9H9N3O2]9. 菜果畏(Parathion-methyl)菜果畏是一种有机磷酯杀虫剂,常用于蔬菜和果树的虫害防治。
木质素在农业上的应用木质素是自然界中含量仅次于纤维素与甲壳素的天然高分子聚合物, 全世界每年约可产生6×1014t, 它作为填充和黏结物质, 能加强植物纤维素之间的相互作用, 也是人们大规模提取利用植物纤维素所必须去除的成分。
相对于其它天然高分子如纤维素、半纤维素,木质素缺少了重复单元之间的规律性和有序性,具有更为复杂的组成和化学结构,是最难以认识和利用的天然高分子之一。
木质素主要来源于造纸工业废水和农林废弃物,它受到纤维原料、制浆工艺及提取方法等因素的影响,物理化学性质相差很大,从而限制了自身在工业上的高值化利用。
20 世纪以来,随着木质素研究的逐渐深入,人们对它的重要性有了新的认识。
木质素是一种环境友好的生物质可再生资源,通过物理共混或磺化、羟甲基化、酚化、氢解、丙氧基化、酯化、胺化、接枝共聚等化学反应改性,可改善木质素的性质,广泛用于工农业、建筑业、采矿业等领域。
木质素的吸附缓释性质能够较好地保持化学肥料的有效性并能使其缓慢释放,是一种良好的有机复合肥缓释材料。
它的开发利用既是对造纸黑液中木质素资源的利用,治理了对环境的污染,又同时解决了化肥的流失和污染,并能为降低农业生产成本提供一种新的产品。
一、木质素的制备、结构及反应性工业木质素主要来源于造纸工业的制浆过程,根据制浆流程的不同对所得木质素产品可进行相应的分类。
目前工业化的化学制浆法主要有两类: 1)传统的碱法或亚硫酸盐法制浆,从中分离得到的多为水溶性的木质素盐类; 2)另一类是通过有机溶剂法制浆,比较典型的是有机醇类和有机酸类制浆,分离得到的木质素是易溶于有机溶剂而难溶于水的溶剂型木质素(organosolv lignin)。
多年来,许多科学工作者利用各种手段和方法对木质素化学结构进行了大量的研究,至今虽然没有搞清楚全部细节,但已基本弄清了其主要组成和基团的结合方式,以及木质素与纤维素之间的连接方式。
目前认为以苯丙烷结构为主体,共有3 种基本结构(非缩合型结构),即愈创木基结构、紫丁香基结构和对羟基苯基结构。
木质素表面活性剂的应用(1)在原油采集中的应用:木质素磺酸盐本身不能产生超低油、水界面张力, 因而不能单独用于驱油, 目前主要作为辅助表面活性剂和主表面活性剂复配使用。
把碱木质素经过臭氧氧化, 然后与阳离子或非离子表面活性剂按一定配比混合使用, 提高原油的采集。
(2)在沥青乳化剂中的应用:由于木质素磺酸盐在酸性条件下与阳离子乳化剂形成不溶性盐。
使用木质素磺酸盐和多胺类化合物在高温条件下反应制备得到阳离子沥青乳化稳定剂。
(3)在染料中的应用:用木质素、甲醛与吗啉、咪唑啉、吡咯烷、肌氨酸或N, N-二甲基胺等仲胺化合物进行Mannich反应合成得到木质素胺类表面活性剂。
应用实验测定结果表明这种胺改性木质素表面活性剂, 在碱性条件下研磨时不会影响分散剂的负电荷, 在酸性条件下染色时带正电荷, 它能中和磺酸根离子的负电荷, 起到增加分散剂在染料表面的覆盖度效果, 能更加有效地保护染料颗粒。
在应用中无论是单独使用还是与木质素磺酸盐混合使用, 都表现出对染料的良好分散性能。
(4)在煤炭工业中的应用:传统使用煤炭的方法存在灰渣多、污染大、运输困难、燃烧发热率不高等缺点。
为了解决这些缺点, 将煤炭制备成水煤浆, 既有像石油一样的流动性和稳定性, 又保持了煤炭原有的物理特征。
水煤浆是采用物理方法将煤炭液态化的新型燃料, 是由一定粒度组成的煤(约70%)、水(约30%)和少量添加剂制备而成。
木质素表面活性剂可作为添加剂用于水煤浆中, 当亲水基团分散于分散相煤炭颗粒中, 就可以减弱煤炭颗粒表面的憎水作用, 在煤炭表面形成一层水化膜, 这层水化膜对颗粒之间的摩擦起到了润滑作用, 使颗粒之间的内摩擦减小, 从而减小煤粒之间的凝聚, 导致煤浆表观黏度下降, 流动性增强。
(5)在其他方面的利用:木质素作为表面活性剂还可以用在陶器的烧制中。
在陶器作品的制作过程中加入1%~10%的木质素, 能提高陶器作品的可塑性以及外观品质, 防止黏土在烘焙过程中龟裂。