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苎麻麻骨纤维素和木质素的提取分离及其功能产品开发研究

徐小乐  
【摘要】:纤维素和木质素是自然界中最为丰富、廉价的生物质资源,对它们及其产品的研究已经成为21世纪“绿色技术”研究的热点。我国由于森林资源不足,非木材原料是木质素和纤维素的重要来源。苎麻是我国特有的传统纤维作物,有“中国草”之称。我国苎麻常年种植面积20万公顷左右,而占生物学产量60%左右的麻骨除少部分用于压制纤维板或连皮带杆制浆造纸外,大部分麻骨被当作柴烧或废弃,生物利用率很低,造成资源的极大浪费。苎麻骨富含纤维素和木质素,其纤维素含量和纤维形态类似阔叶树种,理论上是木质素和纤维素的重要原料。因此,研究苎麻麻骨纤维素和木质素的分离及利用,不仅对苎麻的资源化利用具有重要意义,同时也为其它非木材原料的木质素和纤维素的研究开发提供技术支持和参考依据。 本论文首先综述了苎麻麻骨的理化性质及当前的主要应用,然后对苎麻麻骨纤维素和木质素的结构和性质分别进行阐述,为后续的实验研究以及应用提供了理论基础,而后围绕苎麻麻骨纤维素和木质素的提取分离工艺及相关功能产品开发进行了如下研究: 1.以苎麻麻骨为原料,分别采用蒸汽爆破-碱法和甲酸-乙酸体系对苎麻麻骨中的纤维素和木质素进行提取分离,分别探讨了各自的最优提取分离工艺条件,同时对分离的纤维素进行了红外分析和部分金属元素含量分析。结果显示:蒸汽爆破-碱法的最优工艺条件为反应温度90℃、NaOH浓度10%、反应时间8h,在此条件下,纤维素得率为82.23%、木质素提取率为14.53%;甲酸-乙酸体系的最优工艺条件为甲酸/乙酸/水(45/35/20),固液比为1/20(g/mL),提取温度100℃,在此条件下,纤维素得率为66.54%,木质素提取率为35.1%。且两种方法提取分离的纤维素中重金属Pb的含量均为0。 2.以分离提取的纤维素和木质素为原料,分别制备微晶纤维素、醋酸纤维素、木质素磺酸钠,并对制备工艺进行实验优化,同时对制备的产品进行了红外分析和部分金属元素含量分析。结果表明:苎麻骨微晶纤维素制备的最优工艺条件为HCl浓度4%、水解时间60min、Na_2SO_3浓度6%、水解温度80℃;醋酸纤维素制备的最优工艺条件为H_2SO_4用量12%、反应时间60min、固液比1/16、反应温度70℃;木质素磺酸钠制备的最优工艺条件为Na_2SO_3用量60%、反应时间4min、反应温度90℃。


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