稻草組分的分離及高附加值產品的工藝研究

稻草組分的分離及高附加值產品的工藝研究

作者:師大云端圖書館 時間:2018-08-19 分類:參考文獻 喜歡:2963
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【摘要】化石資源是人類賴以生存的物質基礎。隨著世界各國城市化和工業化進程的加快,人們對化石資源的需求量越來越大。所以尋找新資源代替化石資源成為了世界各國政府、企業、科研工作者的首要任務。在可開發的資源中,生物質資源是唯一的碳源,深加工后可以取代用煤和石油等生產的化工產品,是人類實現可持續發展和應對化石資源短缺現狀的希望,在可再生資源開發過程中有著重要的作用。稻草秸稈是我國農作物生產系統中的一項重要生物質能源,其年產量約為6.7億萬噸。目前,大部分稻草被當作農作物廢棄物,對環境造成了嚴重的污染。然而,稻草中含有豐富的半纖維素、木質素和纖維素,這些組分可用于制備多種高附加值產品。因此,對稻草中各種組分進行分離和利用,既保護了環境,又開發了可利用資源。本論文采用一套科學可行的方法分離稻草中的三種組分,分別利用制備糠醛、木質素羧酸鹽、羧甲基纖維素鈉,并實現稻草資源的綜合利用。1.以稻草為原料,研究稀硫酸水解次數對半纖維素水解率和木糖溶液濃度的影響。再以硫酸和氯化鈉為催化劑,研究固定床催化脫水制備糠醛的最佳工藝條件。研究結果如下:(1)對稻草中半纖維素進行六次水解,半纖維素水解率超過95wt%,并且最終水解液中木糖濃度超過13wt%,說明通過反復水解來增加木糖溶液濃度的方法能夠滿足工業生產糠醛的需求。(2)木糖脫水制備糠醛的最佳反應條件是:酸催化劑濃度為23wt%,氯化鈉質量為80g,外加熱溫度為150℃,得到糠醛產率為65.31wt%,比目前工業生產的糠醛收率增加一倍多。2.從半纖維素水解廢渣Ⅰ中提取堿木質素溶液,再用O2/H2O2溶液復合體系對堿木質素進行氧化解聚處理,制備出木質素羧酸鹽。研究結果如下:(1)消除木質素顯色基團,堿木質素溶液由棕褐色變為無色。(2)通過氧化解聚作用,木質素中甲氧基被氧化為羧酸根。(3)產物的平均粒度由起始時的309.5nm降低到173.5nm。3.以提取木質素過程中的廢渣Ⅱ為原料,將其進行脫色、堿化、醚化處理以制備羧甲基纖維素鈉。研究結果如下:(1)經脫色處理,廢渣Ⅱ的顏色變為白色,滿足了進一步制備稻草基羧甲基纖維素的要求。(2)制備羧甲基纖維素鈉的最佳工藝條件是:氫氧化鈉水濃度為25.6wt%,堿化溫度為28℃,堿化時間為85min,氯乙酸-乙醇溶液的濃度為63.3wt%,醚化溫度為65℃,醚化時間為140min,羧甲基纖維素取代度和白度最高可達到1.756是78.4。本論文的創新優勢在于:1.采用稀酸催化水解、固定床催化脫水制備糠醛的工藝方法使得糠醛的收率在傳統工藝的一倍以上。2.將從稻草中提取的木質素經氧化解聚處理,得到木質素羧酸鹽。這種物質有望成為合成聚酯的重要原料。3.由稻草纖維素制備出的高取代度和高白度的羧甲基纖維素鈉可代替由精制棉生產處的產品。以此方法生產羧甲基纖維素不僅可以降低原料成本,還可以提高稻草的市場競爭力。本論文充分利用了稻草資源,初步建立了一套簡單可行的方法分離了稻草中的半纖維素、木質素、纖維素,并分別制備出具有高附加值的糠醛、木質素羧酸鹽和羧甲基纖維素鈉產品,為生物質資源化綜合利用方面的有關研究和產業化生產提供了重要的參考價值和設計依據。
【作者】張閱欣;
【導師】王子忱;
【作者基本信息】吉林大學,物理化學,2014,碩士
【關鍵詞】糠醛;木質素羧酸鹽;羧甲基纖維素鈉;

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