發(fā)布時間：2020-05-30 12:00

【摘要】：隨著能源需求日趨緊張,生物乙醇作為清潔環(huán)保的石油替代品必將成為一種能源發(fā)展的趨勢,酶解木質(zhì)素是在生物質(zhì)纖維素乙醇產(chǎn)業(yè)過程產(chǎn)生的量大面廣的副產(chǎn)物,對其進行改性,賦予其高值化利用,降低生物乙醇產(chǎn)業(yè)鏈的綜合成本,必然是延長生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)鏈的重要途徑。但由于生物質(zhì)酶解過程的不完全性,酶解木質(zhì)素往往夾雜了纖維素、半纖維素及其他糖類復(fù)合體,影響著其進一步化學(xué)改性反應(yīng)活性和水溶性,因此要對其改性利用必須先進行預(yù)處理,而預(yù)處理后通過磺化反應(yīng)接入磺酸基是賦予酶解木質(zhì)素水溶性和優(yōu)良的表面物化性能和應(yīng)用性能最基本的方法。水煤漿具有良好的流動性和穩(wěn)定性,像石油一樣可儲存、運輸,直接燃燒和氣化,可用于煤代油燃料或煤氣化,是我國煤化工領(lǐng)域重點發(fā)展方向之一。高制漿濃度的水煤漿具有燃燒值高、能耗低和優(yōu)良的流變性能等,而分散劑是影響水煤漿制漿濃度和性能的核心技術(shù)之一,因此,水煤漿技術(shù)急需要綠色環(huán)保、成本低、高性能的優(yōu)良分散劑。本研究選取纖維素生物乙醇殘渣酶解木質(zhì)素(EHL)為原料,采用稀酸(DA)法及氫氧化鈉/尿素(NU)預(yù)處理技術(shù)對去除酶解木質(zhì)素中的糖類等雜質(zhì),對其進行活化,并以磺甲基化反應(yīng)制備磺甲基化酶解木質(zhì)素(S-EHL)考察其反應(yīng)活性。采用自動電位滴定儀、凝膠滲透色譜、紫外光譜、紅外光譜和流變儀等研究了預(yù)處理前后EHL中纖維素含量,主要官能團含量,結(jié)構(gòu)特征,溶液黏度行為以及S-EHL的分子量和磺化度,初步揭示預(yù)處理除糖對EHL磺甲基化反應(yīng)活性的影響;然后進一步采用接枝磺化反應(yīng)制備酶解木質(zhì)素系水煤漿高效分散劑(GSEHL),研究了磺化劑用量、反應(yīng)液濃度、木質(zhì)素加入量和環(huán)氧氯丙烷交聯(lián)化對接枝磺化制備水煤漿高效分散劑的工藝影響,為制備酶解木質(zhì)素系改性產(chǎn)品提供一種綠色的技術(shù)路線。利用稀酸法對酶解木質(zhì)素進行了預(yù)處理活化,結(jié)果表明,經(jīng)稀酸預(yù)處理(預(yù)處理時間2 h,溫度為85℃,預(yù)處理液p H=2,固液比為1:10)后,EHL中的纖維素含量明顯降低,纖維素去除率達到22.15%,木質(zhì)素純度為80.24%。紅外光譜、紫外光譜和官能團分析結(jié)果表明,稀酸預(yù)處理沒有破壞酶解木質(zhì)素的主體結(jié)構(gòu),酚羥基含量由1.12 mmol/g提高到1.40 mmol/g,羧基含量由1.86 mmol/g提高到2.08 mmol/g。經(jīng)過稀酸處理后,S-EHL的磺化度從1.13 mmol/g增加到1.40 mmol/g,預(yù)處理對S-EHL分子量的影響不大明顯;流變儀和透射電鏡(TEM)結(jié)果表明,預(yù)處理后的酶解木質(zhì)素在水溶液中的表面形貌變得疏松,聚集程度減弱。利用氫氧化鈉/尿素預(yù)處理法對酶解木質(zhì)素進行了活化,結(jié)果表明,經(jīng)氫氧化鈉/尿素預(yù)處理后,EHL中的纖維素含量明顯降低,預(yù)處理溶液配比為8%Na OH+12%Urea在常溫下處理效果最為明顯,纖維素去除率為33.45%,木質(zhì)素純度為84.03%。紅外光譜、紫外光譜及官能團分析結(jié)果表明,Na OH/Urea預(yù)處理沒有破壞酶解木質(zhì)素的主體結(jié)構(gòu),羧基含量從1.98 mmol/g提高到2.26 mmol/g,酚羥基含量從1.12 mmol/g提高1.34 mmol/g;磺甲基化產(chǎn)物磺化度隨著Na OH的濃度先增高后降低,隨著預(yù)處理溫度升高而降低。經(jīng)最優(yōu)工藝(8%Na OH+12%Urea常溫下處理24h)處理后,磺化度從1.13 mmol/g增加到1.33 mmol/g;流變儀和透射電鏡(TEM)結(jié)果表明,預(yù)處理后能破壞纖維素與木質(zhì)素的氫鍵作用,破壞了木質(zhì)素與纖維素之間互相纏繞的結(jié)構(gòu),表面變得疏松,溶液黏度降低,聚集程度減弱。以稀酸預(yù)處理活化后的酶解木質(zhì)素磺甲基化產(chǎn)物為原料,采用接枝磺化反應(yīng)對其進行改性制備酶解木質(zhì)素系水煤漿分散劑,并調(diào)節(jié)磺化劑的用量、反應(yīng)液的濃度及酶解木質(zhì)素的用量等工藝參數(shù)得到具有不同磺化度和分子量的產(chǎn)品,結(jié)果表明摻入具有中等磺化度和高分子量酶解木質(zhì)素系分散劑(磺化度為2.20 mmol/g,重均分子量為26821 Da)的水煤漿的粘度最低到最優(yōu),在分散劑摻量為1.0%,制漿濃度為60%下,其表觀粘度為808 m Pa?s。進一步采用環(huán)氧氯丙烷交聯(lián)反應(yīng)提高中等磺化度(磺化度為2.26 mmol/g)接枝磺化產(chǎn)物的分子量,經(jīng)交聯(lián)反應(yīng)后,產(chǎn)物的分子量由26821Da增大到41718 Da,交聯(lián)改性產(chǎn)物可使水煤漿的粘度降低到683.2 m Pa?s。
【圖文】：

華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文維素結(jié)構(gòu)圖式[57]。纖維素和半纖維素都是多糖類大分子化了多糖外，甚至還有一些寡糖（即低聚糖[58]）存在。許多及半纖維素中的某些糖基通過化學(xué)鍵結(jié)合，形成木質(zhì)素糖ydrate Complexes, LCCs），糖類與木質(zhì)素之間存在化學(xué)結(jié)合纖維素與半纖維素之間也存在著氫鍵的結(jié)合方式，，這些木質(zhì)解木質(zhì)素中的活性官能團屏蔽掉，以及氫鍵作用的加強使得聚，降低了酶解木質(zhì)素的化學(xué)反應(yīng)活性。糖類雜質(zhì)的存在會性，這導(dǎo)致酶解木質(zhì)素只能用于燃料及高分子填料中，若要工業(yè)上的應(yīng)用，必須要先對酶解木質(zhì)素進行預(yù)處理把酶解木團有效暴露出來，同時提高酶解木質(zhì)素的純度及水溶性。

第一章 緒論，物理法及生物法等。學(xué)法預(yù)處理素的化學(xué)法預(yù)處理主要是經(jīng)過一些化學(xué)反應(yīng)提高其活性官能團的含量反應(yīng)活性，如酚化反應(yīng)[60]、脫甲基反應(yīng)[61]、氧化反應(yīng)[62]、還原反應(yīng)[63]等素酚化反應(yīng)主要發(fā)生在具有羥基、醚鍵、雙鍵等基團的苯丙單元側(cè)鏈 α 位酚化反應(yīng)既可以在酸性也可以堿性條件下進行，反應(yīng)過程如圖 1-7 所示
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TQ536;O636.2

【參考文獻】

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本文編號：2688099