工業(yè)木質(zhì)素分級分離的基礎(chǔ)研究.pdf

1、在國家“863”計劃項目(項目編號：2002AA322050)資助下，針對現(xiàn)有工業(yè)木質(zhì)素因成分復雜、分子量多分散性而導致其熔融加工困難、工業(yè)規(guī)?；瘧脙r值低的問題，本論文從分子量這一基本物理性質(zhì)入手，應用現(xiàn)代研究手段，分別采用改進的酸析沉淀法、有機溶劑連續(xù)萃取法、逐步沉淀法等分級分離工業(yè)木質(zhì)素，使其分子量分布可控，并對影響各級分應用加工中的純度、熱穩(wěn)定能力以及熱塑性能等關(guān)鍵因素進行測試分析。研究結(jié)果如下：
　　 (1)改進的酸析

2、沉淀法分級純化工業(yè)木質(zhì)素的過程中受酸的種類、堿液濃度、酸析溫度、分級pH、離心轉(zhuǎn)速多因素共同作用。通過二次旋轉(zhuǎn)正交組合設計實驗獲得優(yōu)化的工藝條件為15％NaOH(W/W)，分級溫度50-60℃，酸析終點pH值3-5，離心轉(zhuǎn)速3000-4000rpm，可控制級分的分散度在1.6-2.3之間，比原料降低了69.17％-55.68％。1R、UV、TG、DSC等方法對所得級分特性表征，結(jié)果表明：與原料相比，被表征的級分中灰分含量最高降幅為59.

3、65％，含糖量最高降幅為53.69％，純度最高增幅為13.27％。游離羥基、非共軛羰基和酯鍵中C-O-C的伸縮振動隨著分子量增大而增加，酚羥基和芳環(huán)上C-H伸縮振動隨著分子量增大而減小。高分子量級分紫丁香基結(jié)構(gòu)較少，并且存在較多與羰基相連的苯環(huán)。隨著分子量的增加，木質(zhì)素級分最大失重峰往高溫區(qū)移動，分解溫度Tdmax由294.7升高到380.2℃，熱穩(wěn)定性逐漸增強。玻璃化溫度最高的級分為206℃，比原料提高了24.8％。改進的酸析沉淀法可

4、用于直接從堿法制漿黑液中分級提取出木質(zhì)素，同時可避免在傳統(tǒng)酸析法中因引入無機酸、S02、C02和電解質(zhì)等化合物而造成的二次污染，為堿法制漿黑液處理工藝改造提供一定的參考依據(jù)。
　　 (2)通過進行不同有機溶劑對木質(zhì)素的溶解能力和溶解特性研究，在此基礎(chǔ)上探索有機溶劑連續(xù)分級純化法，對分級效果進行評價，并形成確定的工藝流程。結(jié)果表明：有機溶劑對木質(zhì)素的溶解能力大小依次為二氧六環(huán)＞丙酮＞乙酸乙酯＞甲醇＞正丁醇。正丁醇對于低分子量級分溶

5、出性較好，分子量＜500的低分子量部分占11.29％；乙酸乙酯對于高分子量級分溶出性較好，分子量＞10000的高分子量部分占11.91％。采用按極性從小到大的順序，用溶劑抽提木質(zhì)素，可以實現(xiàn)對木質(zhì)素的分級。有機溶劑萃取分級法可以獲得純度＞95％，玻璃化溫度＞150℃，熱穩(wěn)定性良好，可熱塑，可降解的系列木質(zhì)素產(chǎn)品，提高木質(zhì)素附加經(jīng)濟效益。有機溶劑萃取分級法利用不同有機溶劑對木質(zhì)素的溶解能力實現(xiàn)分級，工藝流程處理量大、分級速度快、綜合成本低

6、，無三廢排放，為有機溶劑制漿造紙企業(yè)資源化生產(chǎn)木質(zhì)素提供一定的參考依據(jù)。
　　 (3)對木質(zhì)素/溶劑/沉淀劑的三元沉淀分級體系進行研究，使用丙酮作為溶劑，水作為沉淀劑，對純化后的工業(yè)木質(zhì)素進行逐步沉淀分級。獲得的級分重均分子量Mw逐漸降低，隨著重均分子量的增加去除了低分子量尾端，隨著重均分子量的降低去除了高分子量尾端，從而有效降低了分散系數(shù)，各級分的分散系數(shù)在1.1-1.9之間，比分級前降低了63.39％-78.71％，分級回收