木质纤维氨化反应及其结构变化.pdfVIP

中 国 造 纸 学 报 l4 Transactions of China Pulp and Paper Vo1．22，No．4，2007 木质纤维氨化反应及其结构变化 邓海波 林 鹿 黄伟韩 (华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室，广东广州，510640) 摘 要：进行木质纤维氨化反应研究，结果显示，氨水用量对氮含量影响最大，其次为反应温度，再次为过氧化氢用量和反应时间，实验条 件下麦草木质纤维最佳氨化条件为：时间0．5 h，温度150~C，氨及过氧化氢用量分别为18．36％和33．0％(相对木质纤维绝干质量)，其中 氨水内13．75％的氮结合到木质纤维的木素分子上。氨化反应过程中，木素结构发生了明显的变化，木素大分子在高温条件和过氧化氢作 用下发生了部分降解，木素表面有严重的碎裂化现象，还发生了侧链氧化和芳香环开裂等反应。在 H-NMR谱图中可清晰看出，在化学位 移5．45处有明显的N—H峰，表明有氨基的结合。 关键词：木质纤维；氨化反应；结构变化 中国分类号：TS743 文章标识码：A 文章编号：1000．6842(2007)04．0014．04 木质纤维是白腐菌等多种微生物的自然生长基 1．2 FTr-IR分析 质。但麦草等农业秸秆木质纤维中的碳氮质量比远远 在红外光谱仪(美国THERMO NICOLET公司 100，使白腐菌不能从降解木质纤维过程本身获得足 Nexus系列智能型研究级FTr—IR)上扫描样品，固体 够的氮源(最适宜生长的基质碳氮质量比100)，高 KBr压片，扫描范围4000—500 cm一。 碳氮质量比限制微生物的生长，不容易形成较合适的 1．3 磨木木素(MWL)制备与纯化 生长量_1。J。增加木质纤维含氮量的重要途径是进行 将氨化前后的麦草用粉碎机粉碎后取40—6o目 氨化，但是多集中于造纸工业的木素或者水解木素。 的样品，用苯一醇溶液(体积比为2：1)置于索氏抽提器 木素的氨化反应是木素大分子在氧化性条件下产生羰 中抽提6 h以上，然后再用沸水抽提3 h，期间换水3 基和羧基，然后与氨形成共价结合的过程 。 次，再用无水乙醇置换样品中的水分。样品经P2O5真 本课题以麦草为原料，研究了木质纤维的氨化反 空干燥。 应，探讨了麦草木质纤维氨化反应的最佳条件，旨在通 经预处理后的样品放人振动球磨机中处理72 h。 过氨化反应提高木质纤维的氮含量，以建立一个更适 电动机转速为1700 r／min。磨解过程中用水冷却保持 宜白腐菌生长的生长基质，促进白腐菌的生理活性，提 温度低于40~C；磨解后的样品放人200 mL二氧六环一 高白腐菌降解木质纤维的潜能，达到高效应用白腐菌 水溶液(二氧六环与水体积比为96：4)抽提24 h，然 对工业废水如漂白废水特别是土壤污染物质生物降解 后离心分离，收集上清液，共抽提3次，收集离心 的目的 ] 清液。 将所收集的离心清液40~C减压浓缩，然后将浓缩 1 实 验 液按1：10的比例滴人乙醚中沉淀，离心分离得到沉 1．1 实验材料及流程 淀物；沉淀物分别用25 mL乙醚和25 mL正己烷冲洗 原料与试剂：麦草，取自河南许昌麦田；自然晒干， 后置于真空干燥箱干燥48 h，用去离子水冲洗2次，过 除去叶片，茎杆切成3—5 cm长，通风干燥条件下储存 滤所得固体60℃真空干燥72 h(加P20 )，得到非水 备用。药品主要有：氨水、过氧化氢(分析纯)等。 溶性MWL。