1. 研究目的与意义
采用全新的组分分离方法,研究禾草纤维木质素和LCC的结构特点,重点探讨禾草木质素结构单元构成(不同于木材木质素)对其化学构造特征的影响,以及不同部位(叶、鞘、茎秆等)木质素的结构差异,以期获得较为完整的禾草木质素化学结构,为我国丰富的禾草纤维原料的低碳清洁加工与利用提供理论依据。
2. 国内外研究现状分析
木质素是自然界中贮量位居第二的重要的可再生资源,具有分子量大、交联度高、结构复杂等特点。但是,人们对木质素结构的认识在很大程度上是基于对分离木质素的研究, Bjrkman提出的磨木木质素(MWL)、Chang等提出的纤维素酶解木质素(CEL)均成为经典的分离方法,至今仍广泛用于木质素的结构研究。但是MWL的得率较低, CEL得率比MWL有显著提高,但也存在木质素中糖含量较高等问题。近年来的研究表明,木粉经球磨处理破坏纤维素结晶构造后在一定条件下可溶于特定的离子液体或有机溶剂,经离子液体或有机溶剂预处理的木质纤维原料可望用于生物质的高效组分分离、提高生物能源转化效率等。最近有报道山毛榉、云杉经行星球磨处理1~2 h后可在常温下全部溶解于6% LiCl/DMSO溶剂体系,硝基苯氧化和臭氧降解研究结果表明此溶解过程对木质素的结构的影响较小。LiCl/DMSO溶剂体系避免了长时间的球磨处理和高温溶解,可较好地保持木质素等组分的原始结构信息,是木质纤维原料较理想的溶解体系。国内北京林业大学在提高分离木质素得率及减少分离过程对结构影响等方面进行了一系列的研究,取得了积极的进展。如用二甲亚砜/N-甲基咪唑(DMSO/NMI)溶剂对经8小时球磨的椴木和10小时球磨的湿地松进行预润胀再生木粉提取CEL,纤维素酶解效率有明显提高,
我国具有十分丰富的包括农业秆秸在内的禾草类纤维资源,草类原料木质素在结构单元、连接方式、与碳水化合物之间的连接等方面均不同于木材木质素,并且更为复杂。深入开展其化学组分研究,特别是最复杂的木质素结构特性的研究,是实现禾草纤维资源的高效清洁利用的重要前提。3. 研究的基本内容与计划
分别以稻草茎、秆为原料,以行星球磨处理脱脂草粉,探讨不同球磨时间、不同dmso/licl配比和浓度对草粉溶解性能及主要化学成分溶出行为的影响。
第1-2周:开题报告,备料、查阅文献资料,完成开题报告;
第3周:苯醇抽提,实验所用化学药品的配制;
4. 研究创新点
1、提出禾草原料的溶解体系;
2、给出禾草原料在离子体系中的溶出规律。