木质素的高值化利用研究进展
木质素的高值化利用研究进展

木质素的高值化利用研究进展————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:1木质素的高值化利用研究进展XXX化工学院13级化学工程学号:40130100x摘要:目前国内外所开发的木质素产品已经有数百种,但是,由于木质素本身结构非常复杂且木质素的种类繁多,使得开发木质素产品存在一定的盲目性,我国仅约6%的木质素得到利用。
如何有效地利用木质素的结构特性来控制已有木质素产品的性能稳定性、开发更多性能优良的木质素产品以及实现木质素高附加值产品生产的规模化、产业化等,将成为木质素研究的一个重要方面。
文章结合近年来木质素产品的研究及开发,介绍了木质素结构与功能之间的联系,以期能够充分利用木质素的结构特点来改进和生产木质素产品,以得到具有工业应用价值的产品,不仅具有环保意义,更具有经济意义。
关键词:木质素;高值化利用;木质素改性Research Progress of Lignin in High Value UseXXXnChemical Engineering of Chemical Engineering InstituteNO. 401301xxAbstract:Now the development of domestic and foreign products have hundreds of lignin.But be cause the type of lignin structure is very complicated and lignin is various, which makes the deve lopment of lignin products exist blindness,China is only about 6% of the lignin obtained by.How to effectively use the structure characteristics of lignin to control the performance stability of lig nin products,develop of more excellent performance of wood products and the realization of lign in products with high added value production scale, industrialization,will become an important a spect of the study of lignin.This paper based on the research and development of lignin products in recent years,Introduces the relationship of lignin structure and function,In order to make full u se of the characteristics of the structure of lignin to improvement and production of lignin produc ts and get the Industrial application value products.It not only has the significance of environmen tal protection, but also has a greater economic significance.Key words:Lignin; high value use; lignin modification1 前言木质素是一种复杂的、非结晶性的、三维网状多羟基芳香族化合物,它广泛存在于高等植物细胞中,是针叶树类、阔叶树类和草类植物的基本化学组成之一[1-3],也是木材水解工业和制浆造纸工业的主要副产物[4-5]。
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
《木质素分级促进生物转化过程及机制研究》范文

《木质素分级促进生物转化过程及机制研究》篇一一、引言木质素是植物细胞壁的重要组成部分,是一种具有三维网络结构的芳香族聚合物。
近年来,随着生物质能源的日益重要,木质素的生物转化成为了研究的热点。
然而,由于木质素结构的复杂性和不溶性,其转化效率受到了一定的限制。
为了提高木质素的生物转化效率和价值,本篇论文主要探讨了木质素分级对生物转化过程的影响及其机制。
二、文献综述(一)木质素的结构与性质木质素主要由苯丙烷单元组成,具有三维网络结构,是植物细胞壁的主要成分之一。
由于其复杂的芳香族结构,使得木质素在生物转化过程中存在较大的挑战。
(二)木质素分级技术木质素分级技术是通过物理、化学或生物方法将木质素进行分离和分级,以获得不同分子量、官能团分布和结构的木质素组分。
这种方法可以有效地改善木质素的溶解性和反应活性,提高其生物转化的效率。
(三)生物转化的应用目前,木质素的生物转化主要应用于生物燃料、化学品和生物基材料等领域。
通过对木质素进行分级和优化,可以获得更高效、更环保的生物转化过程。
三、研究内容(一)实验材料与方法本实验采用不同的木质素原料,通过分级技术将其分为不同组分。
然后,利用酶解、发酵等生物转化方法对各组分进行转化,并分析其转化产物和效果。
(二)实验结果与分析1. 木质素分级结果通过不同的分级方法,我们成功地将木质素分为低分子量组分和高分子量组分。
其中,低分子量组分具有较高的反应活性和溶解性,而高分子量组分则具有较好的结构和稳定性。
2. 生物转化过程及产物分析在酶解和发酵过程中,低分子量组分的转化效率明显高于高分子量组分。
通过对产物的分析,我们发现低分子量组分在生物转化过程中更容易被微生物利用,产生更多的有价值产物。
(三)实验结论本实验结果表明,木质素分级可以有效地改善其生物转化的效率和效果。
低分子量组分由于具有较高的反应活性和溶解性,更利于生物转化过程,而高分子量组分则可能具有潜在的应用价值。
因此,在未来的研究中,可以通过优化分级方法和生物转化条件,进一步提高木质素的生物转化效率和价值。
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。
木质素的分离提取与高值化应用研究进展

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]。
木质素的化学改性与高效利用研究进展

木质素的化学改性与高效利用研究进展作者:闫磊来源:《绿色科技》2016年第12期摘要:介绍了木质素的结构特点及其化学改性原理,综述了木质素基吸附剂、表面活性剂及粘合剂的制备原理、作用机制及最新研究动态。
对木质素在这些领域高效利用前景进行了展望。
关键词:木质素;化学改性;吸附剂;表面活性剂;粘合剂;高效利用中图分类号:O636.2文献标识码:A文章编号:16749944(2016)120196051引言木质素在自然界中的储量仅次于纤维素和半纤维素,是第三大天然可再生资源。
工业木质素主要来源于制浆造纸工业,如硫酸盐法制浆黑液中木质素的含量占到了其有机成分的30 %~45 % [1]。
因原料、制浆工艺及回收方法的不同,从制浆废液中分离得到的木质素在化学性质和官能团的组成上存在很大的差别[2]。
这使得在对工业木质素进行高效利用时存在一定的难度。
富含木质素的工业废水曾一度给企业和社会带来了十分严重的负面影响。
然而在不可再生资源日益减少的今天,如何充分利用天然可再生资源已成为各国政府和社会广泛关注的问题。
作为第三大天然可再生资源,木质素正逐渐改变自己的角色,“由废变宝”,成为各国研发的重点对象。
2木质素的结构深入了解木质素的结构,有助于更好的利用木质素。
长久以来,木质素被认为是由香豆醇(coumaryl alcohol)、松柏醇(coniferyl alcohol)和芥子醇(sinapyl alcohol)3种基本结构单元通过酶的脱氢聚合及自由基耦合得到[3]。
但随着突变和转基因植物及木质素模型化合物生物合成研究的不断突破,研究者发现木质素除了上述3种结构单元外还存在着很多其他的结构单元,如5-羟基松柏醇,只是含量相对较少。
可以说几乎没有一种植物的木质素是仅由上述3种结构单元组成的[4]。
这些重复结构单元通过醚键和碳碳键连接在一起,形成具有三维体型结构的天然酚类非结晶性网状聚合物,其中最常见的是β-O-4连接。
木质纤维生物质精炼中木质素的分离及高值化利用

CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2016年第35卷第1期·294·化工进展木质纤维生物质精炼中木质素的分离及高值化利用平清伟,王春,潘梦丽,张健,石海强,牛梅红(大连工业大学,辽宁省制浆造纸重点实验室,辽宁大连 116034)摘要:木质纤维素作为最有前途的可再生资源,可替代现有的液体燃料。
因此,木质素作为木质纤维生物质细胞壁的主要成分之一,由其开发的高附加值产品将大大提高从可循环利用生物质生产能源的经济性。
本文回顾了自催化乙醇精炼技术的优势,相对于其他制浆技术不仅可以高效地从木质纤维生物质中分离出高活性的木质素,还可以获得高附加值的副产品(如糠醛、低聚糖、乙酰丙酸、甲酸、乙酸等)。
同时,抽提液可循环利用。
基于自催化乙醇精炼木质纤维生物质的特点,介绍了用自催化乙醇精炼所分离出的高活性木质素进行高值化利用的优势,以及用木质素生产高附加值产品的研究及利用,从而为木质纤维生物质中木质素在工业上大量开发利用提供了一条新的途径。
关键词:乙醇精炼;自催化;木质纤维生物质;乙醇木质素;高值化利用中图分类号:TS 79 文献标志码:A 文章编号:1000–6613(2016)01–0294–08DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2016.01.040Separation and high-value utilization of lignin from the lignocellulosebiomass refiningPING Qingwei,WANG Chun,P AN Mengli,ZHANG Jian,SHI Haiqiang,NIU Meihong (Dalian Polytechnic University,Key Laboratory of Pulp and Paper in Liaoning Province,Dalian 116034,Liaoning,China)Abstract:As the most promising renewable resource,lignocellulose may replace the existing liquid fuel. Lignin is one of the main components of lignocellulose biomass cell walls and therefore developing high value-added products from lignin will greatly improve the economic efficiency in recycling biomass to energy. This paper reviewed the advantages of the auto-catalytic ethanol refining technology. Compared with other pulping technology,it can not only separate highly active lignin from lignocellulose biomass feedstock,but also attain high-value co-products,for instance the furfural,oligosaccharide,levulinic acid,formic acid and acetic acid,etc. Simultaneously,the extracting liquor can be recycled. In the review,based on the characteristics of auto-catalytic ethanol refining lignocellulose biomass feedstocks,we introduced the advantages of high value application of highly active lignin separated from the lignocellulose biomass via autocatalytic ethanol refining. Furthermore,the utilizations of products prepared from the lignin were reported,which provides a new way in large scale development and utilization of lignocellulose biomass lignin in industries.Key words:ethanol refining; auto-catalytic; lignocellulose biomass; ethanol-lignin; high-value utilization纤维素、半纤维素、木质素构成了丰富的可再生植物纤维资源。
木质素

木质素的应用研究进展林化10-3班边少杰100524326摘要:木质素与纤维素和半纤维素是构成植物骨架的主要成分,木质素是自然界中含量第二的天然高分子化合物,其含量仅次于纤维素。
它是制浆造纸工业的主要副产物,也是木材水解工业中不可缺少的副产物,是重要的可再生资源之一。
研究和发展应用木质素技术是化工领域和生物质应重视的热点和难点问题。
木质素的利用面广,主要分为木质素的高分子利用和木质素的降解利用。
本文主要阐述了木质素的高分子应用主要包括木质素在吸附剂,表面活性剂,水处理剂,粘合剂,橡胶复合材料,替代柴油及木质素在农业生产中的应用。
木质素的降解利用主要体现在生产香草醛上。
通过对木质素应用领域的研究,可以看出木质素的的应用面广泛,市场潜力巨大。
同时,我们也发现在其生产中面临的问题。
如何利用木质素,提高生产技术,增加产品产量,提高产品性能,减少化学污染使我们面临木质素研究主要面临的问题。
相信在时代步伐的指引下,我们必将逐个击破这些问题,为更好,更广泛的应用木质素做出努力。
关键字:木质素背景高分子利用降解利用面临问题目录1.序言 (3)2.概述 (3)2.1 木质素的结构与特性 (3)2.2 木质素的分类 (4)3.木质素的综合利用 (4)3.1 木质素的高分子利用 (4)3.11 木质素在表面活性剂、活性炭的研究 (4)3.12 在树脂粘合剂合成中的应用 (5)3.13木质素在橡胶复合材料中的应用 (5)3.14 木质素作水处理剂的应用 (6)3.15 木质素替代柴油技术 (6)3.16 木质素在农业生产中的应用 (6)3.2 木质素的降解利用 (7)3.21 木质素制备香草醛的研究 (7)4. 结语 (7)参考文献: (8)1.序言木质素与纤维素和半纤维素是构成植物骨架的主要成分,木质素是自然界中含量第二的天然高分子化合物,其含量仅次于纤维素。
它是制浆造纸工业的主要副产物,也是木材水解工业中不可缺少的副产物,是重要的可再生资源之一。
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木质素的高值化利用研究进展XXX化工学院13级化学工程学号:40130100x摘要:目前国内外所开发的木质素产品已经有数百种,但是,由于木质素本身结构非常复杂且木质素的种类繁多,使得开发木质素产品存在一定的盲目性,我国仅约6%的木质素得到利用。
如何有效地利用木质素的结构特性来控制已有木质素产品的性能稳定性、开发更多性能优良的木质素产品以及实现木质素高附加值产品生产的规模化、产业化等,将成为木质素研究的一个重要方面。
文章结合近年来木质素产品的研究及开发,介绍了木质素结构与功能之间的联系,以期能够充分利用木质素的结构特点来改进和生产木质素产品,以得到具有工业应用价值的产品,不仅具有环保意义,更具有经济意义。
关键词:木质素;高值化利用;木质素改性Research Progress of Lignin in High Value UseXXXnChemical Engineering of Chemical Engineering InstituteNO. 401301xxAbstract:Now the development of domestic and foreign products have hundreds of lignin.But be cause the type of lignin structure is very complicated and lignin is various, which makes the deve lopment of lignin products exist blindness,China is only about 6% of the lignin obtained by.How to effectively use the structure characteristics of lignin to control the performance stability of lig nin products,develop of more excellent performance of wood products and the realization of lign in products with high added value production scale, industrialization,will become an important a spect of the study of lignin.This paper based on the research and development of lignin products in recent years,Introduces the relationship of lignin structure and function,In order to make full u se of the characteristics of the structure of lignin to improvement and production of lignin produc ts and get the Industrial application value products.It not only has the significance of environmen tal protection, but also has a greater economic significance.Key words:Lignin; high value use; lignin modification1 前言木质素是一种复杂的、非结晶性的、三维网状多羟基芳香族化合物,它广泛存在于高等植物细胞中,是针叶树类、阔叶树类和草类植物的基本化学组成之一[1-3],也是木材水解工业和制浆造纸工业的主要副产物[4-5]。
由于木质素的结构比较复杂,分子中具有多种活性基团,兼具可再生、可生物降解以及无毒等优点[6],所以被视为优良的绿色化工原料,其研究利用备受关注。
通过对木质素结构的可控化学修饰,提高其化学反应活性或控制其聚集态结构和相互作用力强度,在分子水平上实现对材料性能的优化设计,以期达到高值化利用的目的[7]。
2甘蔗渣中木质素的高值化利用甘蔗渣是制糖工业的主要副产品,其成分以纤维素,半纤维素以及木质素为主,与作物秸秆相比,甘蔗渣的农药残留量很低,但其木质化程度高[8],是重要的生物质原料。
2.1 蔗渣燃料乙醇乙醇是来自生物质资源的最有发展前景的液态燃料。
以甘蔗为原料生产燃料乙醇的产出最具优势,发酵技术是甘蔗渣生产燃料乙醇的关键技术[9]。
Li, Bing-zhi; Balan[10]等人发现了通过AFEX(氨气爆破法)预处理,将蔗渣置于氨水中,在保持100℃及一定压力下进行加热。
压力释放后,氨水会挥发出来并加以回收。
AFEX是处理甘蔗渣的最佳工艺路线,在酶法水解中添加木聚糖酶和纤维素酶可将木聚糖和葡聚糖酶的转化率提高到90%,成为非粮生物质综合利用发展纤维素乙醇产业的热点之一。
2.2 蔗渣开发高性能吸附材料以甘蔗渣为原料,ZnCl2为活化剂,采用先活化再炭化的方法可制取生物活性炭[11]。
甘蔗渣经过酸浸泡活化后,在600~700℃温度下炭化,制得的活性炭对城市垃圾渗滤液进行吸附处理,发现对腐殖酸的去除效果较好[12]。
若将甘蔗渣先进行化学活化,再炭化制取活性炭,对含重金属离子的废水进行吸附处理,取得了较好的去除效果[13]。
Simar tanam mongkol[14]等人利用蔗渣生产的活性炭给蛋白质黑素脱色,Valix[15]通过低温的化学处理将硫固定到蔗渣生产的活性炭上,用硫酸处理,并用CO2在900℃进行物理活化,发现可以提高活性碳的吸附性能。
Samadi[16]通过高温裂解蔗渣吸附污水中的铬等重金属,效果明显。
2.3 蔗渣的绿色制浆及木质素高值化利用Heiningen[17]等人提出与生物炼制相结合的制浆造纸模式,即在原料制浆前预抽提半纤维素,分离后用于生产其他高附加值产品,残余固体残渣继续用于制浆造纸。
胡湛波[18]等人尝试将甘蔗渣应用于该模式中,从甘蔗渣制浆前热水预抽提工艺、甘蔗渣热水预抽提过程糖类组分溶出规律以及预抽提后甘蔗渣的制浆造纸性能等方面开展了实验性探索研究。
乙醇法制浆,醋酸法制浆,高沸醇法制浆等等[19],都具有溶剂可回收、能够分离半纤维素、纤维素,分析得到的高纯度高反应活性木质素可以用于替代部分苯酚合成低醛型的酚醛树脂,用于环保性能较好的人造板生产[20]。
2.4 甘蔗渣在其他方面的高值化利用将甘蔗渣经糖化、青贮、碱化法,甘蔗尾叶碱化处理[21],可部分解决冬春季节反刍动物缺料的问题;消除硅化细胞的影响和通过合理的配方改变培养料的养分组成[22],可栽培食用菌;利用木聚糖酶对甘蔗渣进行选择性降解可制备功能性食品添加剂低聚木糖,底物专一性强,产品纯度高;甘蔗渣被产沼气微生物菌群利用,可产生沼气,是实现改善环境,废弃物资源化利用的有效途径之一。
3 制浆废液中木质素的高值化利用有些造纸厂将制浆造纸废液直接排放,造成严重的环境污染,没有达到根本的解决目标。
许多科学家正致力于木质素“变废为宝”的高值化利用研究,从而达到资源的循环利用和改善环境质量目的的研究,并取得了一定成绩。
刘明华等[23-24]已先后在植物资源高值化利用研究方面做了大量的研究工作,并在木质素的综合利用方面取得了很好的社会效益和经济效益。
以广东省江门化工厂(集团)股份有限公司的制浆废液为原料,研制出附加值较高的木质素磺酸镁粘结剂[25]。
以四川青神西龙制浆造纸厂的制浆黑液为原料,研制出木质素磺酸钠减水剂[26]。
南京林业大学的李忠正教授所领导的木质素课题组,经过几年的研究试验完成了对工业木质素的化学组成及结构的化学分析,并对其进行改性,开发出沙漠表面固沙剂。
此外,木质素还可以通过磺化和磺甲基化合成木质素磺酸盐,用作普通型水泥减水剂、混凝土外加剂、燃烧分散剂、石油钻井与采油助剂、农药可湿性粉剂的分散剂、润湿剂、金属元素的螯合剂和材料粘合剂等[27]。
李风起等利用碱法草浆造纸黑液中的碱木素用亚硫酸钠进行磺化改性,制备水煤浆添加剂取得了很好的效果。
目前大约有50%左右的由制浆造纸分离工艺所产生的木质素磺酸盐被应用于水泥添加剂。
由于木质素磺酸盐可以有效地提高水泥的可流动性从而降低水泥生产成本。
但由于纸浆厂的污染问题严重,使得小规模造纸工厂关闭,相应所供应的廉价的磺化木质素的数量大大降低,从而限制了其使用。
磺化木质素作钻井泥浆的添加剂时,主要起到稀释分散粘度控制增强流体的流动性等作用。
以往主要使用重金属铬盐作为钻井泥浆助剂,但造成严重的环境污染。
使用磺化木质素与丙烯酸酯接枝共聚成新的高聚物材料作为添加剂,可以更好地提高泥浆工作性[28]。
改性的磺化木质素可以作为电池负极的扩展剂以及表面修饰剂。
由于木质素可以有效地抑制负极上的结晶生长,从而使负极保持疏松,优化表面积,增大放电电流,起到延长电池使用寿命的作用[29]。
4 木质素的吸附剂及其对有机物吸附应用研究进展木质素中含有酚羟基、醇羟基、羰基、羧基、甲氧基、共轭双键等多种功能基团或化学键,且存在酚型和非酚型的芳香环,其侧链和芳香核均可发生氧化、磺甲基化、羟甲基化、曼尼希(Mannich)反应[30]等许多改性反应。
另外,木质素在一定条件下可发生水解、醇解、酸解、光解和生物降解反应。
这些反应分别改变了木质素的空间结构、酚羟基含量、羧基含量或引入了其他功能基等,因而通过适当的分子修饰可望获得具有多功能、高性能的木质素基吸附材料,在现代化学工业中拥有巨大的潜在应用价值。
蒋挺大等[31-34]对木质素的结构及其改性进行了系统评述。
20世纪80年代后期以来,随着木质素化学研究的深入,越来越多的研究表明,各种工业木质素及其改性产物表现出良好的吸附性能,不仅可用于吸附重金属阳离子(如Cd2+、Pb2+、Cu2+、Zn2+、Cr3+等),也可用于吸附水中的阴离子、染料、杀虫剂、有机物(如酚类、醇类、碳氢化合物、卤化物)、蛋白质和酶等物质。
Dizhbite等[35]的研究结果表明:水解木质素氨基衍生物的阴离子交换容量为2mg /g;木质素对苯酚及含氮芳香族化合物有很高的吸附能力,但经季铵化改性后,对苯酚的吸附能力增加2~3倍,且改性产品对重金属的吸附性能也有很大的提高;此外,季铵化木质素吸附剂对胆汁酸和胆固醇的吸附量分别达140mg/g和80mg/g。
5 木质素改性制备新型水煤浆添加剂福建省改性塑料技术开发基地以碱性木质素、水、三聚氰胺、甲醛和添加剂为原料,成功研发出水煤浆添加剂。