论文部分内容阅读
高沸醇溶剂处理具有压力小、安全性高、操作方便等优点，高沸醇溶剂处理技术可以作为一种环保、高效的生物质组分分离技术，开发高沸醇溶剂处理技术，可为溶解浆制备和生物质精炼提供一条技术方案，为高沸醇有机溶剂处理技术工业化应用提供理论依据。本研究以绿竹为原料，高沸醇1,4-丁二醇为处理药液，探索竹材高沸醇溶剂处理工艺；研究利用紫外多波长法同步快速测定绿竹高沸醇处理液中的木素、糠醛和羟甲基糠醛浓度的方法，探讨高沸醇对绿竹组分分离的作用效率，建立高沸醇处理木素和半纤维素溶出动力学方程。以绿竹为原料，研究高沸醇处理液中木素、糠醛和羟甲基糠醛浓度快速测定方法。采用紫外光谱法，选择测量波长325nm，建立高沸醇木素浓度与其对应吸光度值得标准曲线，排除糠醛、羟甲基糠醛和乙酰丙酸对木素测定的干扰，实现高沸醇处理液中木素的快速测定。以高沸醇为处理药液，研究高沸醇浓度、反应温度、反应时间、固液比及酸等工艺参数对处理过程中绿竹组分移除效率的影响，开发出高效移除半纤维素和木素但纤维素少降解的处理技术。竹材高沸醇处理的适宜条件：1,4-丁二醇溶剂浓度为40%（v/v），处理温度为190℃，处理时间为45min，固液比为1:7（m/v）。探讨酸催化剂对高沸醇处理过程中绿竹组分移除效率的影响，分析酸催化剂对木素和半纤维素脱出速率的影响。酸催化剂能够显著地降低处理温度，缩短反应时间。竹材酸催化高沸醇处理的适宜条件：硫酸量为0.05mol/L，1,4-丁二醇溶剂浓度为40%（v/v），处理温度为170℃，处理时间为45min，固液比为1:7（m/v）。研究木素和半纤维素溶出及降解动力学，探讨传统的假一级反应动力学模型对高沸醇处理过程中木素和半纤维素溶出规律的预测；在传统假一级反应动力学模型中，引入“潜在移除度”方法，可准确地对木素和半纤维素的移除率进行预测。木素及半纤维素溶出率修正模型的表达式为R d（1A0exp（Ea/RT）[HBS]tLLe）100，RX=dX(1exp（k1t）100，经最小二乘法及多元一次线性回归对模型参数进行拟合，可知两个模型中指前因子和反应的活化能分别为7.5×1011、2.01×1014和105000.0J/mole、128817.1J/mole，且木素和半纤维素的潜在溶出度dL与高沸醇处理的工艺条件有关；分析模型预测值和实验值，发现两者相关系数的平方可达98%，说明上述模型可较好地预测绿竹高沸醇处理过程中木素和半纤维素的溶出率。综合可知，本论文探索利用高沸醇处理来实现绿竹组分的高效分离，经单因素优化后，建立清洁化溶解浆制备工艺，开发出分离竹材中木素、半纤维素等组分并分别进行综合利用的生物质炼制模式。动力学研究可初步揭示竹子高沸醇处理的反应规律及其作用机制：为生物质炼制模式提供基础数据和参考依据；为竹子等非木材的高值化利用提供可供选择的途径。