随着化石资源的紧缺,生物质能源的研究和利用倍受关注,其中木质素做为含量仅次于纤维素的天然高分子化合物,它的高值化利用对于新能源开发,化工原料替代和环境保护等方面都具有非常积极的意义.
在工业化流程中,木质素主要来源于制浆造纸工艺的废液中,但是由于其反应活性不高,很难被直接利用,这导致大部分的木质素只是被燃烧提供热能,没有进行合理利用,造成了能源的极大浪费,所以,研究木质素的反应活性对其在工业生产中的高值化利用有着非常积极的意义.本论文分别通过酚化液化降解和氧化催化降解两种方式处理碱木质素,探究不同的降解方式对木质素活性的影响.
本文研究了苯酚条件下催化液化降解木质素过程中,催化剂种类,催化剂用量,反应温度,反应时间等单一变量对木素降解的影响.根据降解产物中酚羟基的含量,发现以氯化铝为催化剂(加入量为5%),反应时间为2h,反应温度为140℃的条件下,木质素的液化降解效果最佳.
此外本文研究了在碱性条件下过氧化氢-硫酸铜体系中木质素的催化剂降解.研究了催化剂浓度,碱浓度,反应温度,反应时间等单一变量对木质素降解的影响.根据降解产物中酚羟基的含量,发现当催化剂浓度为1.47mol/l,碱的浓度为1.75mol/l,反应时间为2.5h,反应温度为100℃时,木质素的氧化降解效果最佳.通过凝胶色谱分析方法,分别对两种降解方法最佳反应条件下的产物进行分析.发现碱木质素酚化催化过程和氧化催化过程中,分子量下降变成相对较小的分子,同时分子量分布区间变窄;通过核磁共振的分析可以发现,在两种降解方法过程中,碱木质素单元间的连接键断裂,生成小分子化合物,同时碱木质素芳环上发生了脱氧基或脱甲氧基的反应.酚化木质素和催化氧化木质素都能够很好的改善木质素的反应活性.处理后木质素可以作为原料用于木材胶黏剂的合成,并具有良好的性能.研究结果可为木质素的高值化利用提供技术支撑.
