1. 研究目的与意义
木质素主要存在于植物中,是植物细胞壁的重要组成部分,木质素是在酸的作用下难以水解的相对分子量较高的一类无定型高分子聚合物,其结构复杂,相对分子量分布不均匀,是由苯丙烷结构通过醚键和碳碳键连接而成的复杂的三维空间结构,其存在三种基本结构单元,即愈创木基结构,紫丁香基结构和对香豆基结构。木质素是化学法制浆造纸废液的主要成分,造纸废液每年的排放量都很大,若其中的木质素得不到很好的处理和回收,将对环境造成很大的负面影响,且造成资源浪费。而从造纸废液中提取木质素不仅可以减少对环境的污染,还可以对木质素进行利用,变废为宝,节约资源。在提高经济效益和减少环境污染两方面都有很大的现实意义。
近年来国内外对于木质素的研究日益精进,木质素的许多用途被开发出来。在木质素的回收利用方面国外的工艺技术和条件比国内要成熟。国外利用木材造纸,对造纸废液进行碱回收,并将回收的木质素进行燃烧将其转化为热能。近年来我国对于造纸废液的处理在碱回收方面有了长足的进步,但在木质素的利用方面仍然有待发展,有些厂家甚至只对造纸黑液进行了简单的处理就当作污水排掉,由于木质素很难被生化降解,这将会对环境造成严重的污染,影响人们的用水,同时这也是对资源的浪费。
从黑液中回收的木质素具有良好的物化特性,可称为优良的工业原料,在工农业生产中具有很好的应用价值。作为一种性能优良,储量丰富,价格低廉,用途广泛的天然高分子有机物,木质素的存在及其应用价值越来越引起人们的重视。因此,加强对木质素利用技术的研究,不仅可以变废为宝,促进资源利用的合理化,更可以促进造纸废水的根本治理,对国家的经济效益,环境效益,社会效益都具有重要意义。2. 国内外研究现状分析
木质素是仅次于纤维素的储量最大的天然有机物,因此木质素将在以生物为基础的生物质能源和生物质产品的制造中扮演重要的角色。木质素有三个主要来源,针叶木,阔叶木和禾本科植物。而在资源利用集约化的今天,禾本科植物中的木质素获得了越来越多的关注,其原因有二:一方面是禾本科植物多数是一年生植物;另一方面则是禾本科植物有最大的年产量,全球可达15.49亿吨。同时,这些植物很大一部分会用于造纸,造纸产业每年也会产生大量的造纸黑液,造纸黑液中的主要成分就是木质素,而木质素很难被生物降解,如果不能将这些植物和造纸黑液中的木质素充分利用,不仅会浪费资源,更会对环境造成很大的伤害。
利用禾本科植物和造纸黑液中的木质素的最大难题是,将木质素禾本科植物中完整的分离出来。因此,长期以来国内外的学者和科学工作者在这方面进行了大量的研究。目前,从造纸黑液中提取木质素的方法有碱析法,酸析法,絮凝法,超滤法等。一、酸析法,是对碱木质素进行分离的一种有效的方法。降低黑液PH,使碱木质素沉淀析出;二、超滤法,利用超滤膜分离;三、絮凝法,在黑液中加入电解质,破坏木质素的胶体性质,使木质素沉淀析出。这些方法都是有效的木质素分离方法,但需要大量的酸,碱等化学药品,增加了成本。因此,研究较经济的提取木质素的方法,对造纸黑液中木质素进行回收和综合利用,是减少污染、增加效益的有效途径。3. 研究的基本内容与计划
研究 计划 |
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4. 研究创新点
我国的造纸行业每年会产生大量的造纸黑液,占据工业废水的很大一部分。
以草料作为原料的造纸黑液中含有烧碱、木质素、半纤维素和灰分等物质。
这些物质如果能提取出来,可以作为化学原料加以利用。
