1 4―丁二醇法对棉秆木质素的高效绿色分离研究.docVIP

1 4―丁二醇法对棉秆木质素的高效绿色分离研究 　　摘要：木质素是芳香性单体聚合后形成的天然高分子，对其进行高效绿色分离研究具有重要的意义。将1，4-丁二醇应用于棉秆木质素的分离，通过系统考察和试验优化，得到的最优条件是以80%的1，4-丁二醇为溶剂，按其体积与棉秆质量的比例12∶1（mL∶g）投料，以36%的硫酸为催化剂（用量为溶液体积的2.2%），在210 ℃下蒸煮3 h后，木质素的产率达到97.4%。对该溶剂的重复利用4次后，木质素的产率才开始明显下降，为木质素的高效绿色分离和棉秆的资源化利用提供了新的方法。 　　关键词：木质素；生物质；综合利用；分离 　　中图分类号：S562；O69 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2016）10-2607-04 　　DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.10.039 　　Abstract： Lignin is a nature polymer which formed via the free radical polymerization of phenylallyl alcohol. It is important to find a new green method of separating lignin. In this paper， 1，4-butanediol was firstly used as the solvent to extract the lignin from cotton stalk. The effects of variables were investigated. The optimal conditions were obtained as following： reaction temperature 210 ℃，time 3.0 h，1，4-butanediol concentration 80%，ratio of solution to cotton stalk 1∶12（g∶mL）， the 36% sulfuric acid was used as the catalyst with dosage of 1.7%， and the yield of lignin reached the highest value of 97.4%. The repeat times of 1，4-butanediol was investigated for the separating lignin， it is found this solvent can be used at least 4 times before the decrement of lignins yield， which provided a new method for the comprehensively utilization of cotton stalk. 　　Key words： lignin； biomass； comprehensively utilization； separation 　　木质素是由苯丙烷单元通过醚键（-O-）和碳-碳键（C-C）连接而成的天然芳香族高分子化合物[1]。木质素是产量仅次于纤维素的第二大生物质，当前生物圈内木质素的存量为300亿t，每年再生产量为200亿t[2]。木质素是惟一可再生的大宗芳香族化合物。虽然当前石油和煤炭的价格跳水，但是它们的储量锐减与需求激增的趋势未变，而大量使用石油煤炭所引发的生态破坏、环境污染、气候异常等问题也日益严重。而木质素具有碳中性、环境友好、可大量再生等优势，因而，木质素是最有希望在将来替代石油煤炭的芳香化合物[3]。 　　木质素主要存在于木本、禾本科植物的茎杆中，以农业废弃物秸秆为例，中国每年产量达到7亿t，富含木质素约2亿t。中国是世界最大产棉国，每年副产棉秆约3 000万t，新疆是最大产棉区，每年产棉秆约1 000万t[4]。因棉秆的质地坚硬、营养成分少，目前大部分都没有得到合理利用，造成了环境污染和资源浪费等问题。棉杆的主要成分是纤维素（45%）、木质素（25%）、半纤维素（20%）[5]，因此高效绿色分离三素，是实现棉秆资源综合利用的基础。木质素是连接纤维素、半纤维素的“胶黏剂”，且其性质较为稳定，又成为分离三素过程的瓶颈。20世纪70年代以来，中国在棉秆制浆方面有较多的研究成果，采用的方法包括硫酸盐-蒽醌（A-Q）法[6]，中性亚硫酸盐法[7]、亚铵法[8]等。因这些方法伴有大量高污染、难处理的“黑液”，未被广泛和持续应用。近年来，又有化学机械制浆[9]、生物制浆[10]等新的方法被报道，但未见上述方法对棉