木素模型物及其在制浆中的应用研究进展

木素是自然界储量仅次于纤维素和甲壳素的天然大分子聚合物。从化学结构上看,木素由愈创木基、对羟苯基和紫丁香基三种结构单元以醚键和碳碳双键连接而成,结构十分复杂,且在植物原料中,木素与纤维素和半纤维素紧密地联系在一起,利用现有手段很难分离出纯木素。木素对制浆过程,尤其是对蒸煮和纸浆漂白有重要影响,为深入理解木素在制浆过程中发生的化学反应机理及其结构变化,需要借助木素模型物进行木素的相关研究。本文综述了国内外木素模型物的研究现状,论述了木素模型物在制浆过程中木素-碳水化合物复合体(LCC)的生成及漂白过程中反应机理等相关研究中的应用情况。     

硫酸盐竹浆ECF和TCF漂白过程中木素结构的变化

利用紫外光谱、红外光谱、凝胶渗透色谱、核磁共振波谱技术,研究了氧脱木素后纸浆、ClO2漂白后纸浆中残余木素及氧脱木素溶出木素结构的变化。浆料经过ClO2漂白和氧脱木素后,残余木素紫外光谱中216 nm处的吸收明显减弱(分别下降了30.7%和10.0%),表明氧脱木素和ClO2漂白过程木素结构单元中有些苯环开裂。通过红外光谱分析得知,浆料经ClO2漂白和氧脱木素后,代表羧基的1701~1718 cm-1峰强度显著增强,代表游离酚羟基的3420 cm-1峰强度稍有增强,代表甲氧基的1266 cm-1处吸收峰减弱。通过对残余木素分子质量测定得知,与未漂浆残余木素相比,经氧脱木素和ClO2漂白后,浆中残余木素及氧脱木素溶出木素的平均分子质量降低,多分散性也随之下降,但下降程度不大。由1H-NMR和13C-NMR分析得知,与未漂浆残余木素相比,ClO2漂白后木素结构中的对羟基苯基、愈创木基和紫丁香基结构单元受到降解,部分β-O-4、β-1和β-5连接发生断裂。ClO2漂白浆残余木素羧基、芳环取代碳原子以及与氧连接的脂肪碳原子含量升高,而芳环甲氧基含量降低。     

三倍体毛白杨不同制浆方法浆中残留木素结构的变化

用硝基苯氧化法分析了三倍体毛白杨的木素单元结构,并对三倍体毛白杨进行了硫酸盐法和碱性亚钠-蒽醌法制浆,提取了两种未漂浆的浆中残留木素,用红外光谱和13C-NMR详细分析了其结构,研究结果表明:和普通毛白杨相此,三倍体毛白杨木素缩合型结构的比例较高;和硫酸盐法制浆相比,碱性亚钠-蒽醌法制得的浆中含有较少的木素缩合结构和木素-碳水化合物复合体(LCC),羧基含量较低。这些研究结果为进一步研究三倍体毛白杨浆漂白性能打下基础。     

三倍体毛白杨木素结构特性的研究

为了深入了解三倍体毛白杨的制浆漂白性能,本研究用硝基苯氧化法分析了三倍体毛白杨的木素单元结构,并对三倍体毛白杨进行了硫酸盐法和碱性亚钠-蒽醌法制浆,提取了两种未漂浆的浆中残留木素,用红外光谱和13C-NMR详细分析了其结构,研究结果表明和普通毛白杨相比,三倍体毛白杨木素缩合型结构的比例较高;和硫酸盐法制浆相比,碱性亚钠-蒽醌法制得的浆中含有较少的木素缩合结构和木素-碳水化合物复合体(LCC),羧基含量较低.这些研究结果为进一步研究三倍体毛白杨浆漂白性能打下基础.     

Co-salen催化纸在催化氧化硫酸盐木素中的应用

以陶瓷纤维作为载体,Co-salen为催化剂,制备高催化活性的催化纸。压汞法测得催化纸的平均孔径为6.21μm,等离子原子发射光谱测得Co-salen催化纸中Co的含量为0.76 wt%。将催化纸应用于硫酸盐木素催化降解中,采用1H-NMR、13C-NMR核磁共振分析比较经Co-salen催化纸和一般固载型催化剂Co-salen/Na Y处理前后硫酸盐木素的结构变化。结果表明:催化处理后,硫酸盐木素苯环开环降解,甲氧基数量减少,愈创木基、紫丁香基结构单元减少,β-O-4、β-β、5-CH2-5'连接发生断裂,且Co-salen催化纸催化降解的木素结构变化更明显,为进一步改进硫酸盐木素的降解提供了有利条件。     

漆酶／助剂体系降解苇浆残余木素的研究

用溶剂抽提法制取苇浆残余木素,用漆酶／助剂和氧气开展工作 反应,通过甲氧基的测定,元素分析、^13C-NMR,^1H-NMR、IR分析苇浆残余木素与漆酶／助剂反应前后其结构的变化,研究发现苇浆残余木素在反应后其甲氧基、酚羟基减少,醇羟基增多,木素结构中羰基增多,木素的苯环结构发生了开环反应。     

桦木硫酸盐木素的分离及结构分析

用硫酸沉淀桦木硫酸盐制浆黑液中的木素,并对木素进行提纯及结构分析,同时还分析了原黑液及分离木素后上清液的各项指标。结果发现,黑液经分离木素后,ＣＯＤｃｒ及色度大大下降,分离的木素纯度为９０８３％。分离出的桦木硫酸盐木素中以紫丁香基单元为主,也含有一定数量的对羟苯基单元和愈创木基单元。     

桉树木材性质对其硫酸盐法制浆性能的影响

讨论了桉木的木材密度、木素含量、木素的紫丁香基和愈创木基比值(S/G)、抽提物含量、聚木糖和糖醛酸含量等重要木材性质对其硫酸盐法制浆行为的影响.     

木素过氧化物酶辅助漂白机理研究

采用FTIR、GC/MS、GPC等技术研究了木素过氧化物酶-过氧化氢漂白协同作用机理,结果表明,木素过氧化物酶预处理能增加木素的紫丁香基结构单元、对羟苯基、甲氧基、酚羟基等,增强木素的反应活性,同时还可以降解溶出小分子质量木素,为过氧化氢漂白提供有利条件:加强漂剂与木素酚型结构单元和紫丁香基结构单元的反应,使得发色基团和助色基团减少、木素溶出量有所增加、溶出木素的相对分子质量明显增大、纸浆白度提高、结晶度增加.     

芦苇乙醇法分离木素制浆研究(Ⅴ)

以芦苇为原料，在较温和条件下利用乙醇的水溶液提取分离木素，纤维素，研究了分离时间对粗浆及木素的影响，结果表明，蒸煮保温时间为2.0h时，木素，纤维素分离效果较好，粗浆中木素和α-纤维素含量分别为10.04%和68.23%，所得木素红外光谱，紫外光谱和凝胶色谱分析显示，随着蒸煮时间的增加，木素中紫丁香基单体增多，分子量有微小变化，简单展望了乙醇法分离木素制浆的前景。