木质素的研究进展

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木质素的综合利用研究进展

木质素的综合利用研究进展

1 制浆黑液治理现状
国 内 外 造 纸 行 业 多年 来 对 造 纸 黑液 的 处 理 主 要 是 致 力 于 废 水 中化 学药 品和 纤维 原料 的 回收 与 综 合 利 用 , 主要 有碱 回 收 法 、 沉析 法、 学氧化法 、 酸 化 电渗 析 法 、 雾 干 燥 法 、 化 发 电 喷 汽 法、 处理法 、 膜 絮凝 沉 淀法 、 物 法 , 生 以及 新 兴 的超 声 处 理 光 和
关 键 词 : 浆 ; 液 ; 质 素 ; 成 ; 分 子 制 黑 木 合 高
木 素 是植 物 骨 架 的 主 要化 学 成 分 。这 种 产量 巨大 、 再生 、 可 可 生物 降解 的天 然 有 机 高分 子 化 合 物 由于 其 结 构 的 复 杂 性 、 大 分 子 的 多 分散 性 以及 物 理 化 学性 质 的不 均 一 性 , 使得 它 至 今 尚 未得 到充 分 有 效 的 利用 。目前 可 作 为 工 业 原 料 的木 素 主 要 是 造 纸 工 业 的 副产 品 。在 我 国工 业 木 素 每 年 的产 量 约 5 0 0 0万 t其 , 中 只 有很 少一 部分 得 到 有 效 利 用 , 部 分被 排 入 江 河 或被 烧 掉 大 了 。 因此 , 管 是 从 资 源 的 有 效 利 用还 是从 解 决 环 境 污 染 问题 不 的角度考虑 , 都使研究利用木素成为具有 巨大经济价值和 深远 社会 意 义 的课 题 。 素 的 综 合利 用 技 术 就 是 以蒸 煮废 液 的 主 要 木
31 碱 木质 素化 学品 .
人 们 将 碱 法 制 浆 黑 液 中 提 取 的碱 木 素 进 行 沉 淀 、过 滤 , 再 经 过 一 些 有 机 、 机 溶 剂 的 溶 解 后 可 以得 到 纯 木 素 。 由于 它 具 无 有 一 定 的分 散 性 和 粘 结 性 等 物 理 特 性 , 此 可 直 接 作 为 化 学 品 因 使 用 。 是 由于 国 内从 制 浆 黑 液 中提 取 的碱 木 素 理化 性 能差 异 但 较 大 , 品 稳 定 性 不 甚 理 想 , 纯 木 素 化 学 品 的应 用 受 到 了 限 产 使 制 。 目前 , 工 处 理 后 的碱 木 素 化 学 品主 要 应 用 在 以下 方面 。 加 () 散 剂 1分 磺 化 后 的碱 木 素 还 可 制 得分 散剂 , 以 F C 2 催 化 剂 , 如 e 、 u+ 为 碱 木 素与 氯 气 、 酸 、 硝 高锰 酸 钾 或 过 氧 化 氢 发 生 氧 化 反应 , 通 或 过复配 的方法提高其分散性 。如磺化硫酸盐木素与非离子 型表

工业木质素的改性及其作为精细化工产品的研究进展

工业木质素的改性及其作为精细化工产品的研究进展

工业木质素的改性及其作为精细化工产品的研究进展一、木质素资源概述木质素,作为一种普遍存在于植物细胞壁中的天然有机高分子化合物,不仅是植物生长发育不可或缺的组成部分,也是地球上除纤维素之外最为丰富的可再生有机资源之一。

每年全球生物质资源的生产和加工过程中会产生大量的木质素副产品,尤其是在造纸、木材提炼生物燃料乙醇以及林产化工等行业。

据统计,大约占植物干重15至30的木质素,在传统的纸浆与造纸工业中,主要是通过硫酸盐法制浆过程得以分离提取。

木质素的基本结构单元包括愈创木基、紫丁香基和对羟苯基丙烷等酚类化合物,这些单元通过复杂的交联网络结构相互连接,赋予了木质素独特的化学稳定性和难降解性。

正是这种高度稳定的特性使得木质素在未经改性之前难以直接应用于多个领域,尤其是精细化工业生产中。

木质素的有效利用长期以来一直是生物质资源循环利用的重要课题。

随着科技进步和环保意识的提升,研究人员不断探索木质素的高效改性方法,旨在将其转化为有价值的精细化工产品。

通过物理、化学或生物技术手段,如氧化、还原、酯化、磺化、裂解、热解和生物降解等途径,可以改变木质素的原始性质,使其适用于诸如粘合剂、功能填料、碳材料、吸附剂、树脂合成原料、以及高性能复合材料等多种用途。

这样不仅能够减少对化石资源的依赖,还能够实现木质素这一宝贵资源的绿色可持续利用,极大地推动了生物质循环经济的发展。

二、木质素改性技术在这一部分,通常会简要介绍木质素的基本概念、来源以及在工业上的应用前景。

木质素作为一种可再生的天然高分子聚合物,广泛存在于植物细胞壁中,是木质纤维素的主要组成部分之一。

随着生物质资源的可持续利用和环境保护的需求,木质素的高值化利用受到了越来越多的关注。

在这一部分,可以介绍一些传统的木质素改性技术,如物理法、化学法和生物法等。

每种方法都有其特点和适用范围,例如物理法通常包括机械研磨、超声波处理等,可以改变木质素的形态和粒径化学法则通过化学反应引入新的官能团,改善木质素的溶解性或反应活性生物法则利用微生物或酶的作用,实现木质素的选择性改性。

生物降解木质素研究新进展

生物降解木质素研究新进展

生物降解木质素研究新进展引言生物降解木质素是一种重要的研究领域,近年来得到了广泛的关注。

木质素是一种常见的高分子化合物,存在于植物细胞壁中,对于植物细胞壁的甲基化、硬化和防腐作用非常重要。

然而,木质素也是造纸和制浆工业中的一种废物,其排放对环境造成了极大的威胁。

因此,研究木质素的生物降解机制,对于保护环境以及开发新的生物转化技术具有重要的意义。

本文将从生物降解木质素的基本概念、研究现状和新进展等方面进行讨论。

生物降解木质素的基本概念木质素是一类多种不同的复杂天然高分子,是植物细胞壁的主要成分之一。

木质素具有高度的三维交联结构,使其在环境中降解变得困难。

然而,许多微生物可以有效地降解木质素,使其成为一个重要的研究领域。

在自然环境中,木质素的生物降解通常是由微生物完成的。

有许多微生物能够分解木质素,包括细菌、真菌、古菌等等。

这些微生物通过产生一系列的酶来分解木质素,最终将其转化为有机酸、乙醇、甲烷等,释放出能量和二氧化碳的。

研究现状通过对木质素都评估处理的细菌、真菌和古菌的研究,发现它们的分解能力是非常强的。

在这些生物中,真菌通常被认为是更有效的木质素降解者。

这些真菌可以分解各种类型的木质素,包括浆木质素和木质纤维素等,同时产生大量的酶和代谢产物。

近年来,生物降解木质素的研究取得了一些新的进展。

其中,最具有开发前景的技术是利用酶来降解木质素。

酶降解木质素的过程相对于微生物处理更加快速和高效。

目前,许多工业和学术实验室正在研究和开发新的生物转化技术,利用微生物和酶降解木质素。

新进展最近的研究结果表明,一种新的微生物——一种称为“棉草芽孢杆菌”的细菌——能够高效地降解木质素,这为开发更高效的木质素生物降解技术提供了新的思路。

棉草芽孢杆菌具有极高的温度和pH值耐受性,在宽广的生态环境中都可以生存。

此外,棉草芽孢杆菌有丰富的酶系统,可以有效地分解木质素,并产生许多有用的代谢产物。

还有,新研究发现,无籽草中一种称为RNA‐1031的微生物也可以高效地降解木质素,并产生一种称为烯丙基酚的抗氧化剂。

木质素提取及其应用研究进展

木质素提取及其应用研究进展
木质素仍以“ 黑液” 形式直接排人江河或浓缩后烧
掉 ,很 少得 到 有效利 用 【。 ¨
发生高度缩合反应造成的【。 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
溶 剂 ( 和 少量 催 化 剂 共 同作 用 下 ) 或 良好 的溶 解性
据介绍 ,利用硫酸盐木质素或直接利用硫 酸 盐法制浆黑液配置的植物生长刺激剂在苗圃中处 理云杉和松树树苗 ,可 以明显提高苗木移植后的 成活率和生长率。制备的含氮硫酸盐木质素羧基 含量低 ,而羟基和氨基含量增加 ,可提高棉花等
制备的氨氮木质素。木质素分子含有活性集团 , 具有较强的螯合 l能和胶体性能 ,可与土壤中易 生
缺的重金属元素肥料如铁 、铜 、锌等络合 ,故木
质素可作为有机微量元素肥料使用【。 9 】
31 作 土 壤 改 良剂 .3 .
21 0 1年第 3期
新疆4 . /r 5.

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 8 0 0 ) 3 0 6

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
传统制浆法使用水作为溶剂 ,制浆过程中产 生大量废水, 废水中含有大量的有机物 ,尤其是木 质素 , 不仅造成环境污染还造成资源的大量浪费。
质素 、乙醇木质素、硫木质素 、酚木质素 、有机

木质素CAS8068(二)2024

木质素CAS8068(二)2024

木质素CAS8068(二)木质素(CAS 8068-09-5)是一种全球性重要的天然高分子有机化合物。

它是一种非均聚物,由苯环和二氧杂环组成。

木质素在许多领域具有广泛的应用,如能源、化工和环境保护等。

本文将从五个方面介绍木质素的性质、用途和研究进展。

一、木质素的结构和特性1. 木质素的化学结构2. 木质素的物理性质3. 木质素的化学性质4. 木质素的稳定性5. 木质素的合成方法二、木质素的应用领域1. 木质素在能源领域的应用2. 木质素在化工领域的应用3. 木质素在环境保护领域的应用4. 木质素在纺织领域的应用5. 木质素在医药领域的应用三、木质素的生物降解和利用1. 微生物对木质素的降解能力2. 木质素的生物转化机制3. 木质素的生物降解途径4. 木质素的酶促降解5. 木质素的生物利用方法四、木质素的环境行为和生态效应1. 木质素在环境中的分布和迁移2. 木质素对环境的影响3. 木质素的降解产物对环境的影响4. 木质素对水体生态系统的影响5. 木质素对土壤生态系统的影响五、木质素的研究进展和未来发展方向1. 木质素的研究现状2. 木质素研究的主要进展3. 木质素研究中的挑战和问题4. 未来木质素研究的发展方向5. 木质素研究的潜在应用和前景展望综上所述,木质素(CAS 8068-09-5)是一种具有重要性的天然有机化合物,在能源、化工和环境保护等领域具有广泛的应用。

随着研究的不断深入,木质素的结构、性质和应用正得到越来越多的关注。

未来的研究应集中于解决木质素的合成、降解和利用等领域的挑战,以实现木质素在可持续发展和环境友好型产业中的更广泛应用。

木质素的提取方法及综合利用研究进展

木质素的提取方法及综合利用研究进展

近年来,许多科研人员致力于优化木质素的提取方法。其中,超声波辅助提取 和微波辅助提取因其高效、环保的特性而受到广泛。超声波的空化作用可以加 速木质素与溶剂的混合,从而提高提取效率。而微波则可以通过其热效应使木 质素更容易从木材中释放出来。
除了提取方法,木质素的纯化也是研究的重点。由于木质素在提取过程中常常 与其它物质如纤维素、半纤维素等混合在一பைடு நூலகம்,因此需要进一步纯化以获得高 纯度的木质素。目前,常用的纯化方法包括沉淀法、柱层析、膜分离等。
物理法是通过物理手段如高温、高压或超声波等将木质素从植物细胞壁中分离 出来。物理法的优点是条件温和、对环境友好且提取效率较高,但设备成本较 高。
3、综合利用
木质素的综合利用途径主要包括以下几个方面:
(1)医药领域:木质素具有抗炎、抗氧化、抗肿瘤等药理作用,可被用于制备 药物。例如,从松树皮中提取的木质素可以用于治疗慢性肾功能衰竭。
谢谢观看
在黑木耳多糖提取完成后,需要进行综合利用。黑木耳多糖具有广泛的生物活 性,可以应用于医药、保健品、化妆品等多个领域。例如,将黑木耳多糖添加 到药品中,可以用来治疗癌症、肝炎等疾病;将黑木耳多糖添加到保健品中, 可以增强人体免疫力、抗氧化能力;将黑木耳多糖添加到化妆品中,可以起到 保湿、抗衰老的作用。
在未来,随着科技的不断进步和研究深入,木质素的提取方法和综合利用将会 取得更大的突破。例如,可以利用人工智能和大数据技术对木质素的性质和功 能进行预测和分析,开发更加高效和环保的提取方法和综合利用技术。同时, 也可以探索木质素在其他领域的应用,如能源领域等。
5、结论
木质素的提取方法和综合利用研究在医药、农药、兽药、化妆品等领域具有广 泛的应用前景。然而仍存在一些挑战,例如不同来源木质素的结构差异和质量 不稳定等问题。为了推动木质素的应用研究和发展,需要进一步深入研究木质 素的性质和功能,开发高效的提取方法和综合利用技术。

植物木质素合成调控及基因工程研究进展

植物木质素合成调控及基因工程研究进展

植物木质素合成调控及基因工程研究进展植物木质素是一种复杂的混合物,主要由芳香族化合物组成,包括类苯甲酸、芳香醇、苯丙醛和苯丙烯等。

木质素是植物细胞壁的重要组成部分,对植物的生长发育和抗逆能力具有重要的影响。

研究木质素合成调控及基因工程在植物研究领域具有重要的意义。

目前,关于植物木质素合成调控的研究主要集中在植物生长发育和环境胁迫等方面。

研究发现,木质素合成途径的关键酶包括苯丙酮酸羧化酶(PAL)、4-羟基苯丙酮酸还原酶(4CL)、酪氨酸氨基转移酶(TAT)、咨询酰辅酶A还原酶(CCR)、香豆酸羧化酶(C4H)等。

这些酶通过催化不同的反应步骤合成木质素化合物。

转录因子也在木质素合成调控中发挥重要作用,如MYB、MYC和NAC等。

这些转录因子能够调控木质素合成途径中关键酶的表达。

基因工程方法在探究木质素合成调控方面起到了关键作用。

通过转基因方法,可以通过上调或下调特定的基因表达来调控木质素合成途径中关键酶的活性。

利用反义和沉默技术对PAL、4CL、CCR和C4H等关键基因进行下调,从而减少或消除木质素合成途径中的竞争反应。

也可以通过增加特定的关键基因的表达来提高木质素的合成。

通过转基因方法上调PAL、4CL和CCR等关键基因的表达,从而增加木质素的合成。

还可以通过调控木质素合成途径中的转录因子来调控木质素的合成。

上调MYB转录因子的表达可以增加PAL、4CL和CCR等关键基因的表达,从而增加木质素的合成。

最近的研究还发现,一些非编码RNA也在木质素合成调控中发挥了重要作用。

这些非编码RNA通过与mRNA结合,从而调控关键基因的表达。

一些小RNA可以与PAL、4CL和CCR 等关键基因的mRNA结合,从而调控其转录水平。

植物木质素合成调控及基因工程研究已经取得了重要的进展。

通过研究木质素合成途径中的关键酶和转录因子,我们可以更好地理解木质素的合成机制,并通过基因工程方法调控木质素的合成。

这对于提高植物的木质素含量、改善抗逆性和改良植物纤维素酶解性等方面具有重要意义。

木质素的研究进展

木质素的研究进展

毕业论文( 2012届 )课题名称:木质素的研究进展专业:生物化工工艺2012年3 月目录摘要 (2)Abstract (3)第一章木质素的结构和分类 (4)1.1 木质素的元素组成及结构 (4)1.1.1 木质素的元素组成 (4)1.1.2 木质素的结构 (4)1.2 木质素的化学特性 (4)1.3 工业木质素 (4)第二章木质素的工业应用领域 (5)2. 1 木质素在化肥领域的应用 (5)2. 2 木质素在高分子材料中的应用 (6)2. 2. 1 在橡胶工业中的应用 (6)2. 2. 2 在塑料工业中的应用 (7)2. 2. 3 在聚氨酯工业中的应用 (7)2. 2. 4 在黏合剂方面的应用 (8)2. 3 木质素吸附剂 (9)2. 4 小结 (11)第三章木质素在生物科技方面的发展 (11)3.1 木质素降解菌株和降解酶的研究 (11)3.2 木质素合成的基因调控研究 (13)3.3 其他酶和小分子物质的研究 (14)3.4 小结 (15)第四章展望与总结 (16)参考文献: (17)致谢 (21)木质素的研究进展摘要 :介绍了木质素的来源、元素组成、化学结构及分类 ,综述了木质素在农业、高分子化学及吸附剂领域的研究现状 ,对木质素应用研究的未来趋势行了分析和论。

人类利用木质素已有几千年的历史 ,真正开始研究木质素则是在 1930年以后 ,而且至今木质素还没有得到很好的利用因此 ,有效利用木质素 ,减少环境污染已成为当前研究的热点和难点问题。

目前 ,对木质素的利用已积累了一些技术和方法 ,但利用率不足 10% ,大部仍以废物形式排出 ,污染环境 ,浪费资源。

随着人们对生态环境问题的日益重视 ,木质素的利用将成为人类“可持续发展战略”的一个重要组成部分 ,并形成环保节能、自然资源的综合利用及闭路循环技术等涉及多个方面的一项系统工程。

对生物法处理木质素进行了简要概述,包括微生物降解、生物法酸析提取木质素以及生物法纯化木质素的效果及其研究进展。

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Botanical Research 植物学研究, 2016, 5(1), 17-25Published Online January 2016 in Hans. /journal/br/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@, luqi42700473@Received: 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)./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@, luqi42700473@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。

孟永斌等摘要木质素是自然界中可再生芳香族聚合物,可替代苯酚用于高附加值化加工。

此外,石油和天然气等化石资源面临着日渐枯竭的严重形势。

木质素作为部分替代化石原料展现出良好的应用前景。

要实现木质素的利用,必须首先充分了解木质素的组成与结构特征。

本文以木质素的化学组成为出发点,分析比较了木质素的分离提取、应用等方法与技术,重点阐述了木质素结构研究最新进展,展望了木质素应用的发展方向。

关键词木质素,结构,分离,应用1. 引言随着人们生活水平的提高,石油和天然气等化石资源大量开发,使得化石资源不仅严重地污染了环境,且面临着日渐枯竭的严重形势。

在自然界中,木质素是仅次于纤维素的第二大类可再生生物质资源。

据统计,全球每年产生约6 × 1014 t天然木质素[1],且以1600亿吨/年的产量递增。

由于木质素生物质储量丰富,是可再生资源,可作为获取洁净能源和高附加值化学品的原料而受到广泛关注。

木质素是植物细胞中三维高分子网状芳香聚合物。

是自然界中唯一的可提供再生性芳香基化合物的非石油类资源[2]。

由于木质素(lignin),其性质不均一,化学结构复杂、分离与提取工艺繁琐,容易发生缩合反应,从而严重制约着木质素的开发与利用。

在造纸制浆生产过程中,以植物纤维为原料每年分离出数亿吨的纤维素,然而却产生大量的木质素副产物(约5000万吨),多以污染物“黑液”的形式直接排入自然水体中,部分产物被浓缩后燃烧,能得到有效利用的木质素低于20%,其中,可以资源化利用的木质素更少[3],因而,这不仅造成了有机资源的浪费,并且严重的污染了环境[4]。

目前,提高木质素应用的附加值是国内外研究者一直的关注和研究的主要焦点。

随着人们对环境污染和不可再生资源等问题的日益重视。

因而,高附加值的木质素资源化开发与利用是对现代科学技术提出的新目标,也是现代经济与社会发展的重要课题。

2. 木质素结构2.1. 木质素分布20世纪中期,Lange等首次采用紫外显微镜技术研究木质素在木材中的分布情况。

此后,Goring等将Lang的方法加以改进,以木材的超薄横切面为测定面,研究木质素在木材中的分布情况。

而后,Saka 等采用三氯甲烷与木质素发生溴化反应,利用扫描电镜(SEM)和能量分析仪技术测定木材结构不同区域中溴含量,从而间接得到木质素的分布和组成情况。

目前比较一致的看法是细胞角隅区木质素的密度最高,胞间层次之,次生壁密度最小[5]。

2.2. 木质素结构有日本的学者对木质素是这样理解和定义的:木质素(lignin)是主要存在于木质化植物的细胞中,从而增强植物组织性能,其相对分子质量较高,在酸性物质作用下难以水解,其化学结构是含有多种活性官能团,以苯丙烷类结构单元构成的复杂芳香化合物[6]。

木质素广泛存在于高等植物中,并常与纤维素伴生,木质素在植物中的存在量仅次于纤维素。

一般孟永斌等情况下,在草本植物中,木质素含量约为15%~25%,在木本植物中,其含量更高,约为20%~35%。

人类利用纤维素己有几千年的历史,而对木质素结构的研究起始于十九世纪三十年代,主要是探索性的研究工作,规范的化学研究是1930年以后,而且至今没有得到很好的利用[7]。

1) 木质素的元素组成随着新的检测设备不断出现和研究手段的进步,提出了具有代表性的木质素结构模型物和木质素衍生物合成过程。

1940年,苯丙烷类结构单元被确认为木质素的基本化学单元[8]。

木质素是由碳(C)、氢(H)、氧(O)这三种主要元素组成,通过C-O-C键(约占2/3~3/4)和C-C (约占1/4~1/3)键连接而成,以苯丙烷类单元构成的网状高分子化合物,是非结晶类化合物,具有芳香族化合物特性。

随植物品种和分离方法的不同,木质素的元素组成也不尽相同。

在表示木质素元素分析结果时,常用苯丙烷单元作标准,再加上相当于每个C9的甲氧基数。

表1是五种磨木木质素的基本元素组成[9]。

2) 木质素的化学结构通过光谱法、生物合成以及模型物法等多种方法研究确定木质素结构中主要含有对羟基苯丙烷单元、愈创木基丙烷单元和紫丁香基丙烷单元。

这些结构单元,最先经过酶解过程,从而脱氢,产生中间体——苯氧基团,然后,迅速发生偶联反应,并且是随机的,最后生成了无定型结构(非结晶)的三维的高分子聚合物。

按照木质素存在于植物的种类不同,木质素可分为:针叶材木质素、阔叶材木质素和草本类木质素三种。

其中,阔叶材木质素主要由紫丁香基丙烷结构单元(S)和愈创木基丙烷结构单元(G)构成;针叶木质素主要由愈创木基丙烷结构单元(G)构成;草本植物木质素主要由紫丁香基丙烷结构单元(S)、愈创木基丙烷结构单元(G)和对羟基苯丙烷结构单元(H)所构成[10]。

木质素结构单元的三种类型,图1所示。

然而,木质素的化学组成并非是唯一固定不变的。

由于多种因素的影响,木质素结构会发生改变。

其中,木质素提取的工艺方法对其化学结构组成的影响甚大,如在制浆造纸生产过程中,不同的生产工艺(酸法、碱法等)会造成木质素化学键的不同程度的裂解反应,或者重新发生缩合,从而得到不同化学结构组成的木质素产物。

此外,植物种类不同、组织结构、细胞壁的分布情况、植物生态因子(生长年龄、气候光照等环境条件)也会影响其结构组成。

3) 木质素的官能团木质素的官能团主要包括羟基、羰基、羧基、甲氧基等,羟基主要有两种存在形式分别为酚羟基和醇羟基,其中前者按照反应类型和基团结构进行分类,包括缩合型、非缩合型、羰基(在侧链位)的共轭型以及肉桂醛型的共轭型等共四种。

木质素主要的物理性质和化学性质主要取决于酚羟基的含量,当酚羟基的含量高时,其溶解性能增大,化学反应程度(如醚化、酯化、缩合反应)也进一步增强。

木质素主要化学反应有:磺化反应,木质素发生脱甲基反应,从而转化为水溶性产物;甲基化反应,木质素发生初步亲核反应,从而引起醚键的断裂;活化木质素酚羟基的邻位和对位,发生亲电反应;木质素羟基紫外吸收性能,从而发生光化学变色。

4) 木质素的光谱特征紫外光谱(UV)、红外光谱(FTIR)和核磁共振谱(1H-NMR、13C-NMR)是木质素化学结构研究的重要波谱手段。

紫外可见光光谱(UV)是木质素的定量分析常用的方法,有时也能作为定性分析。

这是由于木质素的化学结构决定的,因为木质素是以苯丙烷类为结构单元的芳香化合物,具有共轭羰基(C=O)和烯键(c=c),因此木质素具有紫外光谱的特征吸收峰,分别为280 nm和210 nm附近,具有很强的紫外可见吸收。

20世纪50年代初开始,红外光谱(FTIR)开始被用作木质素定性和定量研究的重要手段,尤其用于木质素结构研究,木质素结构中的特征基团具有相应的特征吸收峰,在红外光谱图上,芳香环骨架振动峰孟永斌等Table 1. Analysis of elements of five different milled wood lignin (MWL)表1. 五种磨木木质素(MWL)的元素组成磨木木质素名称元素组成云杉C9H8.83O2.27(OCH3)0.95桦木C9H9.03O2.77(OCH3)1.58稻草C9H7.44O3.38(OCH3)1.02蔗渣C9H7.34O3.5(OCH3)1.1竹子C9H7.33O3.81(OCH3)1.24Figure 1. Three different structural unites of lignin图1.木质素的基本结构单元分别在1520~1500 cm−1和1610~1600 cm−1处;共轭羰基振动峰约为1665~1670 cm−1处;甲基和亚甲基的C-H弯曲振动峰约为1470~1460 cm−1,从而,用以进行木质素的定性分析,即待测样其是否存在。

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