碱木质素的提纯复习过程
有机溶剂法纯化稻草碱木质素的研究
有机溶剂法纯化稻草碱木质素的研究YANG Y Q杨益琴,李忠正(南京林业大学化工学院,江苏南京210037)摘 要: 采用有机溶剂法纯化稻草碱木质素,研究了不同有机溶剂体系对稻草碱木质素纯化得率及纯化产品化学组成的影响,确定了适宜的有机溶剂体系及纯化工艺条件。
实验结果表明:丙酮-水混合溶剂为最佳的溶剂体系,丙酮-水6 4(v/v)时,纯化所得碱木质素的得率为85 2%,产品中木质素的含量达44 86%,糖含量下降了76 86%,灰分含量下降了20 87%。
关键词: 稻草;有机溶剂;木质素;纯化中图分类号:TQ 351.36+5 文献标识码:A 文章编号:0253-2417(2000)04-0040-05木质素是由苯基丙烷单元所组成的高分子化合物,是一种仅次于纤维素的丰富的天然有机资源,广泛存在于木材及禾本科植物中。
目前由于石油和煤炭资源的日渐匮乏,人们对造纸废液中的工业木质素的利用产生了浓厚的兴趣。
工业木质素来源广泛,价格低廉,对人体及动物基本无毒,但粗碱木质素中,除了木质素成分外,还含有大量的糖类及灰分,这些物质的存在对木质素的存放及使用都会产生不良影响。
如其中糖的存在,粗木质素存放时易吸潮;用作混凝土添加剂,由于缓凝使早期强度偏低;在合成胶粘剂中,对胶粘剂粘结强度及固化时间均有不同程度的影响。
为了提高木质素的性能,需对粗碱木质素进行纯化。
常用的纯化方法为酸中和沉淀法[1],但由于该方法酸消耗量大且难以回收,而造成二次污染,同时纯化所得木质素仍含较多灰分。
有机溶剂纯化木材木质素,已有报道的Lunquist 的液-液抽提法[2~4]和95%的二氧六环水溶液-乙醚法[5],这两种方法步骤较多,操作麻烦,而且溶剂消耗量大,纯化得率较低,所以这两种方法纯化的木质素多用于结构分析。
本研究采用有机溶剂纯化法对稻草碱木质素进行纯化研究,旨在提高木质素的纯度及木质素的得率,为稻草工业碱木质素的纯化分离提供一条有效途径。
碱木质素的提纯
碱木质素的官能团[8]木质素的官能团主要有羟基、羧基、羰基和甲氧基等。
木质素结构中存在较多的羟基，以醇羟基和酚羟基两种形式存在。
木质素结构中的酚羟基是一个十分重要的结构参数，酚羟基直接影响木质素的化学性质和物理性质，如木质素的醚化、酯化和缩合的程度，溶解性能等。
磨木木质素中羟基含量为1.00~1.25/OCH3，其中酚羟基含量是0.24~0.335/OCH3。
这些酚羟基又分为四种类型：非缩合型、缩合型、侧链位有羰基的共轭型和肉桂醛型的共轭型。
木质素中游离羟基的含量可采用乙酰化方法测定，酚羟基的含量可采用气相色谱法或紫外分光光度计或非水电导滴定方法测定。
木质素中甲氧基含量高，酚羟基邻位缺乏反应活性点，不利于缩聚、接枝和磺化等反应的进行，但是甲氧基的存在有利于硝化和重氮反应，用来制取染料。
酚羟基邻位的反应活性大，可以发生磺甲基化和缩合等反应。
酚羟基的邻位、对位以及侧链上的羰基上的α位上均有较活泼的氢原子，此类氢原子容易与甲醛、脂肪胺发生Mannich反应，在木质素的芳环上引入烷基链，制成木质素胺[9]。
羧基具有絮凝的作用，因此可用作水处理剂。
木质素结构中存在约6种羰基，其定量通常用盐酸羟胺法，与芳香环共轭的羰基，可用紫外光谱法定量测定，磨木木质素的羰基含量为0.18~0.20/OCH3。
羰基的氧原子具有未共用电子对，易于与介质中的多价金属离子产生螯合作用，能够吸附在金属表面以保护金属，具有阻垢功能，通常用作水处理剂的阻垢剂。
木质素中还存在很多醚键，醚键结构具有稳定保护膜的作用，与酚羟基的吸附功能相结合，能共同达到缓蚀、防锈的作用。
1.1.3 碱木质素的提纯方法工业碱木质素里面含有很多无机盐、糖类和半纤维素等杂质，这些杂质的存在会妨碍碱木质素的化学反应，因此，需要对其进行纯化。
对于纯度要求高的木质素通常需采用有机溶剂法进行提纯，而工业应用的木质素通常采用酸析和超滤等方法进行初步纯化。
有机溶剂提纯法最常用的是Lundquist法，二氯乙烷－乙醚法和丙酮提纯法。
碱木质素的制备方法
碱木质素的制备方法碱木质素是一种重要的木质素衍生物，具有广泛的应用价值。
本文将详细介绍碱木质素的制备方法。
二、预处理原料1. 原料选择：选择合适的木材作为原料，如杨木、柳木等。
2. 粉碎木材：将木材切割成适当大小，然后进行粉碎，以增加反应活性。
三、碱法制备碱木质素1. 碱提取法(1) 将粉碎后的木材与一定浓度的碱溶液进行混合，在适宜的温度下进行反应。
(2) 反应过程中，使用搅拌器进行搅拌，以保证反应均匀进行。
(3) 控制反应时间，待反应结束后，将反应液进行分离或过滤，得到碱木质素产物。
(1) 将粉碎后的木材与一定浓度的碱溶液进行混合，并加入一定量的氧化剂。
(2) 调节反应温度和时间，使反应进行到最佳状态。
(3) 反应结束后，将反应液进行分离或过滤，得到碱木质素产物。
四、酸法制备碱木质素1. 酸催化法(1) 将粉碎后的木材与一定浓度的酸溶液进行混合，在适宜的温度下进行反应。
(2) 反应过程中，使用搅拌器进行搅拌，以保证反应均匀进行。
(3) 控制反应时间，待反应结束后，将反应液进行分离或过滤，得到碱木质素产物。
2. 酸碱联合法(1) 将粉碎后的木材与一定浓度的酸溶液和碱溶液进行混合，在适宜的温度下进行反应。
(2) 反应过程中，使用搅拌器进行搅拌，以保证反应均匀进行。
(3) 控制反应时间，待反应结束后，将反应液进行分离或过滤，得到碱木质素产物。
五、后续处理1. 纯化和结晶：通过纯化和结晶工艺，将得到的碱木质素进行提纯，得到高纯度的产物。
本文介绍了碱木质素的制备方法，包括碱法和酸法两种方法。
通过合理选择原料和控制反应条件，可以得到高质量的碱木质素产物。
后续处理步骤可以进一步提高产物的纯度。
碱木质素的制备方法为其广泛应用提供了可靠的技术支持。
碱法分离板栗壳木质素的研究
滤渣
滤液 减压蒸发
滤液
滤饼 真空干燥
粗木质素 提纯
木质素
图 １ 板栗壳木质素提取工艺流程图
环中， 并以二氧六环为空白， 用紫外分光光度计测 其在 ２００～４００ ｎｍ 范围内的吸收光谱。
第６期
李云雁等： 碱法分离板栗壳木质素的研究
８１９
表 ２ 因素水平表
水平 Ａ（ 温度） ／℃ Ｂ（ 时间） ／ｈ Ｃ（ 碱液浓度） ／ｇ·Ｌ－１ Ｄ（ 液固比）
１
３０
１
１０
２０
２
５０
２
２０
３０
３
７０
３
３０
４０
试验号 １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９
Ｋ１ Ｋ２ Ｋ３
Ｋ１ Ｋ２ Ｋ３ 极差 Ｒ
表 ３ 正交试验结果与分析
３） 板 栗 壳 成 分 分 析 方 法［３， ４］ 测 定 自 然 晾 干 板 栗 壳 中 的 如 下 成 分 ： 水 分 （ 重 量 法 ， ＧＢ／Ｔ２６７７．２－ １９９３） 、灰分（ 灼烧－ 重量法， ＧＢ／２６７７．３－ １９９３） 、木 质 素 （ ７２％硫酸法） 、多戊糖 （ 四溴化法， ＧＢ／２６７７．９－ １９９４） 、纤维素（ 硝酸－ 乙醇 法 ， ＧＢ／Ｔ２６７７．１０－ １９９４） 、 苯醇抽出物（ ＧＢ／２６７７．９－ １９９４） 。
３ 小结
碱法分离板栗壳木质素的优化工艺条件是： 板 栗 壳 经 粉 碎 、甲 苯－ 醇 （ Ｖ／Ｖ＝２∶１） 浸 提 ， 烘 干 后 作 为 反应原料与浓度 １０ ｇ·Ｌ－１ 为 ＮａＯＨ 水溶液混合， 液 固比为 ４０∶１， 在 ７０℃反应 ３０ ｍｉｎ； 固液分离后， 取滤 液， 用盐酸溶液调节 ｐＨ 值到 ３， 室温下静置沉淀 ３０ｍｉｎ， 过 滤 得 粗 木 质 素 ， 烘 干 后 用 二 氧 六 环 提 纯 ， 得到提纯的碱木质素。其板栗壳碱木质素为棕褐色 固体， 根据紫外、红外波谱分析， 验证了木质素的芳 香族结构。本研究可为废弃植物的利用提供研发思 路。
碱木质素在不同体系下热解特性及金属氧化物对热解产物的调控
摘要木质素作为一种重要的生物质资源，具有产物分布集中、资源量大和能量密度高等特点。
通过热解技术可将木质素高效转化为液体燃料和高附加值化学品。
然而，现阶段木质素热解存在生物油得率低、组成复杂、寡聚物含量高、单环酚类化合物选择性差等问题。
如何提升热解生物油的品质和单环酚类化合物的得率是木质素热解调控的关键。
催化热解作为一种有效的调控手段，不仅可以改善木质素热解产物分布和组成特性，还可以提升生物油的品质和目标产物的选择性。
本论文以桉木硫酸盐法制浆黑液为初始原料，采用二氧化碳酸析法提取黒液中的木质素，研究不同热解体系对其热解行为的影响，优选出有助于木质素热解产物提质的催化剂，并阐明富氢气氛下纳米金属氧化物对木质素催化热解提质的增益机制，得出以下结论：（1）通过二氧化碳酸析法提取得到的碱木质素C、H和O元素的含量分别为63.42%、6.06%和28.60%。
碱木质素的重均分子量（Mw）和数均分子量（Mn）分别为9119 g·mol-1和5304 g·mol-1。
碱木质素主要由C-C键链接，在每100个芳环单元之间只有3.8、2.5和1.3个单元是通过β-O-4ʹ、β-β′和β-5′的形式链接。
碱木质素以紫丁香基木质素结构单元（S型）为主，占到72%，其次是愈创木基木质素单元（G型，26%）以及少量的对羟基木质素单元（H型，2%）。
（2）在密闭体系下，碱木质素热解停留时间为90 s时，焦油得率最高（43.97%）。
延长热解停留时间，碱木质素二次反应加剧，脱甲氧基反应增强，G-型和S-型酚类化合物相对含量降低，H-型酚类化合物的相对含量增加。
在开放体系下，碱木质素热解产物焦油、气体和焦炭的得率分别为55.33%、2.25%和42.42%。
2,6,-二甲氧基苯酚含量达到2.56 wt.%。
开放体系下碱木质素热解焦油得率远高于密闭体系，更适合以液体燃料为目标的木质素热解资源化利用。
（3）在开放热解体系下，分子筛催化剂的加入则对焦炭的抑制不明显，却通过促进碱木质素热解焦油的二次反应，降低了焦油得率。
碱法制浆黑液中碱木质素含量的分析新技术
碱法制浆黑液中碱木质素含量的分析新技术（1）原理用12%盐酸沉淀黑液中的木质素或取工业分离木质素经水洗，烘干至恒重，用二氧六环抽提，抽提失去的重量即为木质素的含量。
（2）仪器①烧杯，50ml；②水浴锅；③玻璃滤器，1G3及高型称量瓶；④干燥箱；⑤索氏抽提器，300ml ⑥分析天平（精确到0.0001g）；⑦真空抽滤设备；⑧移液管，10ml ⑨干燥器（3）药品①12%HCI溶液（C.P）。
②二氧六环（C.P）：配成与水体积之比为9:1的溶液。
③萘-酒精溶液：取12.5g萘溶于250ml的乙醇中（水浴中加热，在不超过70℃即可溶），然后将其倒入250ml蒸馏水中即制得。
（4 ）方法用移液管吸取10ml有代表性的黑液于50ml烧杯中，加入12%盐酸15ml，加热近沸。
在沸水浴中保温到溶液澄清，趁热用带萘垫层的1G3玻璃滤器过滤。
如为木质素样品，则先取样测定其水分，再准确称取0.1~1g （称准到0.0001）样品于50ml烧杯中，加入蒸馏水20ml，置于沸水浴中1h。
在带萘垫层的1G3玻璃滤器中，用热水进行洗涤抽吸，以上滤器中样品的洗涤要求洗至无酸性和洗去水溶性糖分，将滤器连同高型称量瓶置于105℃烘箱中干燥，取出放入干燥器中冷却20min后称量，再反复干燥，直至恒重。
将此滤器及沉淀物置于索氏抽提器中，用一玻璃圆柱筒将其垫高，使滤器上墙高出溢流管约1cm，溶液不会由滤器上部溢出，装好后，用二氧六环抽提，回流速度每小时4 次，至抽提器中溶液无色为止。
抽提完毕取出滤器，在105℃烘箱中烘干至恒重。
（5）计算黑液中木质素含量=(G1-G)/10*1000(g/l)工业分离木质素的纯度（木质素含量）=(G1-G)/G2*(100-W)*100(%)式中G———抽提后残渣重，g；G1———盐酸沉淀的木质素重或经洗涤烘干后的木质素重，g；G2———风干工业分离木质素样品重，g；W———木质素样品的水分。
同时进行两份试样测定，取其算术平均值作为测定结果，数字修约至小数点后第二位。
木质素实验报告
一、实验目的1. 学习木质素提取的方法和原理。
2. 了解木质素的性质和用途。
3. 掌握实验操作技能，提高实验能力。
二、实验原理木质素是一种复杂的天然高分子化合物，广泛存在于植物细胞壁中，与纤维素和半纤维素共同构成植物细胞壁的三大组成部分。
木质素在自然界中具有广泛的应用，如生物燃料、生物材料、生物降解塑料等。
本实验采用碱提取法提取木质素，并对其性质进行探究。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：植物材料（如玉米秸秆、木材等）、氢氧化钠、硫酸、蒸馏水等。
2. 实验仪器：锥形瓶、烧杯、玻璃棒、电热板、磁力搅拌器、离心机、真空泵、烘箱等。
四、实验步骤1. 木质素提取（1）将植物材料剪碎，用蒸馏水清洗，去除杂质。
（2）将清洗后的植物材料放入锥形瓶中，加入适量的氢氧化钠溶液，使氢氧化钠与植物材料的比例为1:10。
（3）将锥形瓶放入磁力搅拌器中，在室温下搅拌2小时。
（4）将搅拌好的溶液转移到烧杯中，加入适量的硫酸溶液，使溶液pH值调至5。
（5）将溶液煮沸，使木质素沉淀，然后用玻璃棒搅拌，使沉淀充分沉淀。
（6）将溶液冷却至室温，用离心机离心分离，收集沉淀。
（7）将沉淀用蒸馏水洗涤，去除杂质。
（8）将洗涤后的沉淀放入烘箱中，在60℃下烘干至恒重。
2. 木质素性质研究（1）木质素含量的测定将烘干后的木质素样品用蒸馏水溶解，然后用滴定法测定木质素含量。
（2）木质素溶解度的测定将烘干后的木质素样品用蒸馏水溶解，然后用离心分离法测定木质素溶解度。
（3）木质素官能团的测定将烘干后的木质素样品用硫酸-乙醇溶液溶解，然后用红外光谱法测定木质素官能团。
五、实验结果与分析1. 木质素含量的测定通过滴定法测定，本实验所得木质素含量为10.5%。
2. 木质素溶解度的测定通过离心分离法测定，本实验所得木质素溶解度为5.2%。
3. 木质素官能团的测定通过红外光谱法测定，本实验所得木质素官能团包括羟基、羰基、醚键等。
六、实验结论1. 本实验采用碱提取法成功提取了木质素，提取率较高。
碱分离木质素的原理
碱分离木质素的原理今天来聊聊碱分离木质素的原理。
你看啊，咱们日常生活中有时候会发现一些很有趣的现象，就像咱们淘米的时候，有些杂质就很容易被水带走，这其实和碱分离木质素在机制上有点相通的地方，都是想办法把某些东西分离开来。
先给大家解释下木质素是啥吧，它就好比是植物细胞壁中的一种“强力胶水”，把纤维素和半纤维素这些“建筑材料”紧紧粘在一起。
而碱分离木质素呢，就是利用碱液的特殊性质。
碱液可以想象成一群很厉害的“小助手”，当把含有木质素的植物原料放到碱液里的时候，这些“小助手”就会去“攻击”木质素。
我当初学习这个的时候就想啊，为啥碱就能把木质素分离出来呢？其实啊，木质素里面有一些化学键和结构，在碱的作用下变得不稳定了。
这就好比是一座大桥，碱就像是一群小蚂蚁，不停地去破坏大桥的某些关键连接点。
碱中的氢氧根离子（OH⁻）就像是一群有着特殊技能的小工兵，专门针对木质素分子中的酸性基团去进行反应。
从化学角度讲，碱能促进木质素结构中的酚醚键断裂，使得木质素去甲氧基化，慢慢从植物原料中溶解出来。
说到这里，你可能会问，这有啥实际应用啊？那可真是太多了。
比如说在造纸工业中，利用碱分离木质素就相当重要。
如果不把木质素分出去，生产出来的纸就会又黄又脆。
木材经过碱处理，把木质素去掉，剩下的纤维素就有一大部分被用来造纸了。
不过呢，这个过程也不是那么简单。
在碱分离木质素的时候，还有很多需要注意的地方。
比如说碱液的浓度就非常关键。
如果碱液浓度太低，就像干活的人手不够一样，不能很好地把木质素分离开来；要是浓度太高呢，可能会过度破坏里面的其他成分，比如说把纤维素也给破坏掉一部分，这就不好了。
就像炒菜放盐一样，放少了没味道，放多了就太咸没法吃了。
老实说，我一开始也不明白为什么碱对木质素的结构有这么大的改变作用。
后来通过不停学习化学里有关化学键、官能团的知识才慢慢有点懂了。
还有啊，可能还有很多其他的微妙反应我还没有了解透彻，我觉得这里面还有很大的研究空间呢。
利用碱法和有机溶剂法提取甘草渣木质素
利用碱法和有机溶剂法提取甘草渣木质素作者：赵俭波陈新萍来源：《江苏农业科学》2014年第02期摘要：以甘草渣为原料，采用碱法和有机溶剂法2种方法，用氢氧化钠、氨水、丙酮、乙二醇4种溶剂提取木质素，这4种溶剂的提取率分别为：17.25%、5.75%、11.54%、12.60%。
测定了木质素FT-IR光谱图。
采用乙酰化法和差示光度法测定了总羟基和酚羟基含量。
结果表明：有机溶剂法提取的木质素活性基团含量更高。
采用凝胶渗透色谱（GPC）测定了用氢氧化钠和丙酮提取的木质素分子量及分子量分布，分析显示：用丙酮提取的木质素分子量更小、分布更窄。
关键词：甘草渣；木质素；碱法；有机溶剂法中图分类号： TQ028.9；R284.2文献标志码： A文章编号：1002-1302（2014）02-0223-03收稿日期：2013-06-24基金项目：塔里木大学校长基金硕士项目（编号：TDZKSS1002）。
作者简介：赵俭波（1982—），男，重庆人，硕士，讲师，研究方向为农业废弃物的回收利用。
E-mail：lain_1982@。
木质素又称木素（lignin），是植物体次生代谢过程中合成的一种天然有机高分子物质，在自然界中的含量仅次于纤维素[1]（1-2）。
木质素结构中存在多种官能团，如甲氧基（—OCH3）、羟基（—OH）、羰基（—CO）等，它们在木质素中的含量除了与木质素的种类有关外，还与木质素的提取方法有关。
木质素结构中的羟基主要有2种类型：一种是存在于木质素结构单元苯环上的酚羟基；另一种是木质素结构单元侧链上的脂肪族醇羟基；这些羟基既可以以游离的羟基存在，又可以与其他烷基或芳基连接成醚。
正是由于多种官能团的存在，因此木质素能发生多种化学反应，目前国内外已经开发的木质素产品达千余种，主要有合成树脂、胶黏剂、土壤改良剂、农药缓释剂、橡胶补强剂、染料分散剂、水泥减水剂、自由基清除剂等[2-3]，因此木质素在化学化工生产中具有重要的应用价值。
有机溶剂法纯化麦草碱木质素
有机溶剂法纯化麦草碱木质素
杨益琴;李忠正
【期刊名称】《南京林业大学学报：自然科学版》
【年(卷),期】2000(24)5
【摘要】采用有机溶剂法纯化麦草碱木质素 ,研究了不同有机溶剂体系对麦草碱木质素纯化得率及纯化产品化学组成的影响 ,确定了适宜的有机溶剂体系及纯化工艺条件。
结果表明 :丙酮和水的混合溶剂为最佳的溶剂体系 ,丙酮和水的体积配比为1∶1时 ,纯化所得碱木质素的得率为 92 .2 4 % ,产品中木质素的含量由原来的 2 6.1 2 %提高到 41 .54% ,糖含量由 1 6.1 4%降至3.43% ,灰分含量由 34.2 9%降至 2 7.1 2 %。
【总页数】3页(P14-16)
【关键词】有机溶剂;纯化;麦草碱木质素;造纸;废液利用
【作者】杨益琴;李忠正
【作者单位】南京林业大学化学工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】X793.031;TQ351.377
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有机溶剂提取麦草中木质素的工艺
有机溶剂提取麦草中木质素的工艺
木质素是一种重要的植物化学物质，它是植物细胞壁的主要组成部分，具有重要的生物学功能，如抗菌、抗病、抗热等，因此，提取木质素具有重要的经济意义。
木质素主要存在于植物细胞壁中，如麦草，因此，有机溶剂提取麦草中木质素成为了一项重要的技术。
有机溶剂提取麦草中木质素的工艺主要分为以下几个步骤：
第一步，首先将麦草经过磨碎，细粉的麦草放入搅拌机中，加入适量的溶剂，搅拌均匀，然后将混合物过滤，得到悬浮液，悬浮液中的木质素就可以提取出来。
第二步，将悬浮液加入适量的酸性溶剂，搅拌均匀，然后将混合物过滤，得到清澈的溶剂液。
第三步，将溶剂液加入适量的离子交换树脂，搅拌均匀，然后将混合物过滤，得到木质素溶液。
第四步，将木质素溶液加入适量的碱性溶剂，搅拌均匀，然后将混合物过滤，得到木质素沉淀，木质素沉淀就可以收集。
有机溶剂提取麦草中木质素的工艺具有以下优点：
1、操作简便，提取效率高。
2、提取的木质素成分纯度高，经济效益好。
3、提取过程中不产生有害物质，环境友好。
4、提取的木质素可以用于制造各种木质素制品，如纸张、纤维素纤维板等。
有机溶剂提取麦草中木质素的工艺是一种可行的工艺，可以有效地提取麦草中的木质素，为麦草的利用提供了可能。
它的操作简便，提取效率高，提取的木质素成分纯度高，经济效益好，提取过程中不产生有害物质，环境友好，是一种绿色的提取工艺。
造纸黑液提取木质素
造纸黑液提取木质素一概述造纸黑液中含有大量难以去除的有机物质及无机物质，有机物质一般包括木质素及其衍生物、多糖、醇类、有机酸、树脂、果胶、酚类化合物等，其木质素占废液总量的1 %～2%，占总固形物的30%。
每年全世界约可产生木质素600万亿吨，是人类可依存的最大资源。
木质素这种产量巨大、可再生、可生物降解的天然高分子化合物由于其结构的复杂性、大分子的多分散性以及物理化学性质的不均一性，使得它至今尚未得到充分有效的利用。
目前可作为工业原料的木质素主要是造纸工业的副产品，来源于制浆废液，其中只有百分之一作为水溶性木质素磺酸盐这种初级工业品应用，其余绝大部分作为燃料烧掉，如利用造纸黑液中的木质素为原料，可生产木质素系列产品多达200多种，其中主要是一系列的木质素表面活性剂，为造纸黑液的综合利用开辟了一条新途径。
二原理木质素是以苯丙烷基为基本结构单元，具有网状结构的一类无定形高聚物，结构复杂、分子质量不均，与纤维素、半纤维素同在植物体中，其主要是细胞壁组成成分。
碱法制浆过程中，木质素大分子水性基团发生降解并溶解于蒸煮溶液中，其主要是由酚、醚断裂产生大量酚羟基，还有较多的醇羟基和羧基。
在碱性溶液中，以钠盐形成溶液黑液酸化后，铵离子取代碱木质素酚羟基和羧基上的钠离子使黄色碱木质素呈疏水状态析出。
碱木质素的不同成分依pH值而分级沉淀，甲氧基含量随pH值下降而减少，酚羟基和羧基随pH值下降而增多，在pH值达到3时，木质素充分析出。
室温下酸化黑液析出的木质素凝聚性差，似胶体性质，分离非常困难。
随着温度升高，颗粒逐渐增大坚实，并产生沉淀，升温凝聚使得离心分离和过滤分离成为可能，因此酸化后并升温处理成为工业化提取木质素的一个重要手段。
从造纸黑液中提取木质素工艺流程三结论有机溶剂法充分利用有机溶剂良好的溶解性和易挥发性，有机溶剂分离、水解或溶解木质素，达到木质素与纤维素的高效分离。
产生的制浆废液可以通过蒸馏来回收有机溶剂，反复循环利用，无废水或少量废水排放，形成一个封闭循环的系统，能够真正从源头防治制浆造纸对环境的污染，而且通过蒸馏可以提纯木质素，得到高纯度的有机木质素。
碱木质素、酶解木质素、木质素磺酸盐
碱木质素、酶解木质素、木质素磺酸盐碱木质素、酶解木质素、木质素磺酸盐是三种与木质素相关的化合物。
它们在生物质转化和利用领域具有重要的应用价值。
本文将从人类视角出发，以叙述的方式介绍这三种化合物的特性和应用。
让我们来了解一下碱木质素。
碱木质素是一类含氧的天然有机化合物，主要存在于植物细胞壁中的木质素部分。
它们具有复杂的结构和特殊的化学性质，因此在木质素降解和生物质转化中起着重要的作用。
碱木质素可以通过化学方法或生物方法从植物中提取出来，并用于制备高附加值的化学品和材料。
例如，碱木质素可以用于生产生物燃料、纤维素基材料和高性能聚合物等。
接下来，我们来谈一谈酶解木质素。
酶解木质素是指利用酶类催化作用将木质素分解为可溶性产物的过程。
木质素在自然界中难以降解，但通过添加适当的酶类可以实现高效的木质素降解。
酶解木质素的产品具有较高的降解效率和产物选择性，可以用于生产生物柴油、生物乙醇和生物材料等。
酶解木质素技术在生物质能源领域具有广阔的应用前景。
我们来介绍一下木质素磺酸盐。
木质素磺酸盐是一类经过化学修饰后的木质素化合物，通过对木质素进行磺酸化反应，使其具有更好的溶解性和反应活性。
木质素磺酸盐在化学工业中被广泛应用，可以用作染料、药物、表面活性剂等。
此外，木质素磺酸盐还可以作为木质素的中间体，通过进一步反应制备出更多高附加值的化学品。
通过对碱木质素、酶解木质素和木质素磺酸盐的介绍，我们可以看到它们在生物质转化和利用中的重要作用。
这些化合物不仅具有广泛的应用前景，还为实现可持续发展和绿色能源提供了新的思路和方法。
相信在未来的科学研究和工业应用中，碱木质素、酶解木质素和木质素磺酸盐将发挥更大的作用，为人类创造更加美好的生活。
#7.2木质素化学
二、 木质素的化学反应
（2）自由基反应，需要引发剂。 常 用 引 发 剂 ： 铈 盐 （ Ce(NO3)2 ） 、 H2O2Fe(II)、高锰酸钾、过硫酸盐(铵或钾)及γ射 线照射等。 （3）共聚与均聚反应有竞争 共聚：木质素与乙烯基类单体； 均聚：乙烯基类单体之间聚合。 （4）苯酚抑制共聚反应，一般先甲基化，再接 枝共聚。 甲基化：重氮甲基化、硫酸二甲酯
二、 木质素的化学反应
木质素的氧化
二、 木质素的化学反应
2.还原反应
（1）还原反应目的： 对还原产物进行分离和鉴定，推断木质素的 结构； 通过控制还原条件，生产苯酚或环己烷等有 价值的化工产品； 制备碳纤维的合适原料。但聚合度较高、流 动性差 , 不能直接用于碳纤维纺丝，因此，进行 结构调制，木素碳纤维原料（加氢） （2）木质素的还原分解产物很多。
二、 木质素的化学反应
木质素氧化还原引发共聚机理
二、 木质素的化学反应
木质素接枝共聚反应（环上反应为主）
二、 木质素的化学反应
二、侧链上的反应 主要反应：烷基化、酰基化、异 氰化、酚化、氧化。
二、 木质素的化学反应
1.木质素的氧化
（1）结构中有多部位可以氧化分解，产物十分复杂。 （2）利用氧化反应研究木质素结构。 如碱性硝基苯氧化产生香草醛、紫丁香醛和对羟基苯甲醛， 确定木质素的基本结构单元比例。 （3）O2不能氧化木质素结构，但在碱性条件下（O2-NaOH）， 木质素的酚羟基解离，使O2生成游离基（OO.），即只氧化酚 型木质素，生成醌。
二、 木质素的化学反应
多胺型木质素胺合成（吴保国，高温）
二、 木质素的化学反应
（5）磺甲基木质素胺—两性离子木质素 双重改性，带阳离子基团、阴离子基团的木质素。 木质素磺甲基胺盐做染料分散剂。 合成：①甲醛对木质素羟甲基化；②在氨或三乙 醇胺参与下用SO2或亚硫酸盐磺化形成木质素磺甲 基胺盐。 例： 木质素料浆，用50% NaOH调pH=11, 加 入3mol甲醛，70℃反应3h，用25%的硫酸调pH=2， 加热至80℃沉淀，室温过滤，水洗羟甲基木质素。 将产物制成25%的料浆，加入2.5mol三乙醇胺和 2.5mol SO2调pH=6.3，95℃磺化8h，得木质素磺 甲基胺盐。
木质素材料
3 自由基共聚合反应
一般以乙烯基单体作为共聚单体。常用的乙烯基单体包 括苯乙烯、丙烯酰胺、丙烯酸、丙烯酸酯、丙烯腈等。 常见的接枝共聚方法,主要包括辐射接枝和化学接枝。辐 射接枝主要包括紫外光,γ高能射线照射引发,化学接枝的引发 剂主要包括铈盐,H202-Fe(Ⅱ)、高锰酸钾、过硫酸盐等。化 学引发大致有两种方式:一是引发剂进攻木质素骨架上的官能 团,产生接枝点;二是引发剂与木质素反应生成可反应的官能 团,得到一种木质素的衍生物。
2木质素的超分子结构
超分子是20世纪30年代提出的一个用于描述分子缔合而 形成的有序体系的概念。通过分子间作用力缔合作用聚集、 组织在一起的分子聚集体称为超分子。 研究木质素的超分子结构具有较大的难度。 在19世纪60年代,人们观察到分离的木质素碎片的球状 结构;70年代又发现木质素在植物纤维原料中呈球形粒子状 存在。这表明木质素在一定的结构层次中表现出有序性,而并 非过去人们所认为的那样完全处于无序状态。
在同样的合成条件下,阔叶木、针叶木和草类木质素分 别与丙烯酰胺接枝共聚产物的产率大小顺序为阔叶木﹥针叶 木﹥草类。原因可能是木质素的甲氧基含量含量越高,接枝反 应产率越高。 由于木质素分子中的酚羟基对有机过氧化物引发剂和偶 氮类引发剂具有阻聚作用,故不能用这两类引发剂引发。通常 会用氧化还原型引发剂引发反应。 氯化钙和过氧化氢复合引发体系较具代表性。
碱木质素经过磺化后得到的木质素产品称为磺化木质素, 其用途与木质素磺酸盐有些相似。木质素磺酸盐或磺化碱木 质素,来源丰富,根据其使用性能不同。 目前利用表面活性之特点，木质素及其改性产物已经广 泛应用于工农业生产中。分散剂：混凝土添加剂、.染料分散 剂、水泥的粉碎助剂、水煤浆的分散剂、沥青乳化剂等。
1.2 磨木木质素
超声波法从罗汉果渣中提取碱木质素的研究
第卷第期年月林产化学与工业超声波法从罗汉果渣中提取碱木质素的研究＊潘英明，梁英，王恒山，梁敏，庞春辉（广西师范大学化学化工学院，广西桂林；桂林电子工业学院八系，广西桂林）摘要：在一般碱法提取罗汉果渣木质素的基础上，加入超声波处理，确定了其最佳提取工艺条件为：样品在碱浓度、碱液用量、超声波处理时间、水浴温度、恒温时间，木质素的溶出率由提高到，提取率由提高到；提取物中木质素含量为罗汉果渣中木质素总含量的。
测定了光谱图，并且通过粘度法比较了其相对分子质量。
关键词：碱木质素；罗汉果渣；超声波中图分类号：；文献标识码：文章编号：（），，，，（，，，；，，，）：，：，，，，：；；木质素是工业上唯一能从可再生资源中获取的芳香族化合物，并且无毒、价廉，是化学化工生产中芳香族化合物原料的丰富资源。
至今，国际上已开发的木质素产品达余种，主要是混凝土外加剂、动物饲料添加剂、各种粘合剂、络合剂等。
我国是农业大国，木质素制品在农业方面的应用潜力十分广阔，如复合缓释肥料、土壤改良剂、农药缓释剂等用量也很大［］。
随着木质素产品性能的提高和市场的不断开发，木质素的需求量将不断增加。
＊收稿日期：基金项目：广西壮族自治区回国人员基金资助项目（桂科回）；广西壮族自治区教育厅科研基金；广西师范大学青年基金作者简介：潘英明（），男，江西赣州人，讲师，硕士，主要从事天然产物的研究与开发。
林产化学与工业第卷地球上除了苔藓和菌类外的其它植物都含有木质素。
木质素的结构很复杂，是一种具有芳香烃特性的、结构单元为苯丙烷型的非结晶性的三维高分子网状化合物，其基本结构单元如右式［］：近年来，超声波技术在食品工业中的应用越来越广，主要是用于使高分子聚合物解聚、制作乳剂、分裂生物细胞等。
研究发现，采用溶剂法从植物中提取有机物质，若经超声波处理，提取率将得到明显改善。
但在木质素的提取方面，用超声波处理的报道极少，国内至今未见有相关的报道［］。
罗汉果（）属葫芦科，目前，其药理方面的研究较多，主要是提取罗汉果中有药效作用的部分。
麦草室温碱提取木质素、LCC级分程序分离及其组成特性
ＳＯ ｉ ２大部 分 沉 淀在 ｐ 值 ｌ ． Ｈ ０５和 ９ ０级 分 中 ， Ｈ值 ９ ０级 分 中灰 分质 量 分数 高 达 １ ．９％ 。酸 化 沉 淀程 序 分 离法是 一 ． ｐ ． ３２ 种 分 级 分 离麦 草 碱 抽 提 液 中 木质 素 、 Ｃ 的有 效 方 法 。 ＬＣ
关键 词 ： 麦草 ； 碱抽提 ； 木质素 ；Ｃ ； Ｌ Ｃ 室温
第３ ２卷第 ２期 ２１ ０ ２年 ４月
林 产 化 学 与 工 业
Ｃｈ ｍｉｔｙ ａ ｄ Ｉ ｄ ｓｒ ｆＦ ｒ ｓ ｒ ｄ ｃ ｓ ｅ ｓｒ ｎ ｎ ｕ ｔ ｏ ｏ ｅ ｔＰ ｏ ｕ ｔ ｙ
Ｖｏ ＿ ２ Ｎｏ ２ ｌ３ ． Ａｐ ． ０１ ｒ２ ２
Ｌ ｔａ ｔ ｄ ｂ ｋ ｌｎ ｏｕ ｉ ｎ ａ ＣＣ Ｅｘｒ ｃ ｅ ｙ Ａｌ ａ ｉ ｅ Ｓ ｌ ｔ ｔＡｍｂ ｅ ｔＴｅ ｅ ａ ｕ ｅ ｏ ｉ ｎ ｍｐ ｒ ｔ ｒ
ＧＡＯ Ｙａ，ＺＨＡＩ Ｈｕ — ｎ，ＭＡ ａ ｍｉ Ｐｕ
（ ｉ ｇｕＰ ｏ ｉｃ ｌ ｅ ａ ｆ ｕｐ ａ ｄ Ｐ ｐ ｒ ｃｅ ｃ ｎ ｅｈ ｏｏｙ Ｊ ｎ ｓ ｒｖｎ ｉ ｙ ｂ ｏ ｌ ｎ ａ ｅ ｉｎ ｅａ ｄ Ｔ ｃ ｎ ｌ ， ｉ ，Ｎ ｎｉｇ １０ ７ ｈｎ ） ａ ｊ ｏ ｔ ｎｖ ｒ ｔ ｎ ｅｒ ｓ ｙ ａ ｊ ０ ３ ，Ｃ ｉ ｎ ２ ａ
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碱木质素的提纯
碱木质素的官能团[8]
木质素的官能团主要有羟基、羧基、羰基和甲氧基等。
木质素结构中存在较多的羟基，以醇羟基和酚羟基两种形式存在。
木质素结构中的酚羟基是一个十分重要的结构参数，酚羟基直接影响木质素的化学性质和物理性质，如木质素的醚化、酯化和缩合的程度，溶解性能等。
磨木木质素中羟基含量为
1.00~1.25/OCH3，其中酚羟基含量是0.24~0.335/OCH3。
这些酚羟基又分为四种类型：非缩合型、缩合型、侧链位有羰基的共轭型和肉桂醛型的共轭型。
木质素中游离羟基的含量可采用乙酰化方法测定，酚羟基的含量可采用气相色谱法或紫外分光光度计或非水电导滴定方法测定。
木质素中甲氧基含量高，酚羟基邻位缺乏反应活性点，不利于缩聚、接枝和磺化等反应的进行，但是甲氧基的存在有利于硝化和重氮反应，用来制取染料。
酚羟基邻位的反应活性大，可以发生磺甲基化和缩合等反应。
酚羟基的邻位、对位以及侧链上的羰基上的α位上均有较活泼的氢原子，此类氢原子容易与甲醛、脂肪胺发生Mannich反应，在木质素的芳环上引入烷基链，制成木质素胺[9]。
羧基具有絮凝的作用，因此可用作水处理剂。
木质素结构中存在约6种羰基，其定量通常用盐酸羟胺法，与芳香环共轭的羰基，可用紫外光谱法定量测定，磨木木质素的羰基含量为
0.18~0.20/OCH3。
羰基的氧原子具有未共用电子对，易于与介质中的多价金属离子产生螯合作用，能够吸附在金属表面以保护金属，具有阻垢功能，通常用作水处理剂的阻垢剂。
木质素中还存在很多醚键，醚键结构具有稳定保护膜的作用，与酚羟基的吸附功能相结合，能共同达到缓蚀、防锈的作用。
1.1.3 碱木质素的提纯方法
工业碱木质素里面含有很多无机盐、糖类和半纤维素等杂质，这些杂质的存在会妨碍碱木质素的化学反应，因此，需要对其进行纯化。
对于纯度要求高的木质素通常需采用有机溶剂法进行提纯，而工业应用的木质素通常采用酸析和超滤等方法进行初步纯化。
有机溶剂提纯法最常用的是Lundquist法，二氯乙烷－乙醚法和丙酮提纯法。
1.1.3.1 Lundquist提纯法
Lundquist法将工业碱木质素溶解在吡啶：冰醋酸：水（体积比）为9:1:4的混和溶液中，再用氯仿萃取，下层的萃取有机相加入乙醚，离心得到沉淀，沉淀物用乙醚多次洗涤后真空烘干即得提纯碱木质素，提纯步骤见图1-4[10]。
图1-4 Lundquis法提纯碱木质素
Fig.1-4 Purification of alkali lignin by using Lundquist method
1.1.3.2 二氯乙烷-乙醇法（以下简称D-E法)）
将麦草碱木质素原料溶于二氯乙烷：乙醇(体积比)为2：1的溶液中，搅拌，静置后离心。
取上清液加入一定量无水乙醚中，有沉淀析出。
离心后取固体烘干,得纯化固体。
流程图见图1-5[11]。
1.1.3.3 丙酮法
杨益琴[12]等研究了不同丙酮-水配比的纯化方法，研究表明丙酮与水的最佳配比（V:V）为1：1，碱木质素得率可达到92%。
提纯方法是将麦草碱木质素溶解在丙酮：水（V:V）为1：1的混合溶液中，离心，分离，上层清液经薄膜蒸发浓缩回收溶剂，最后经真空干燥制得纯化碱木质素。
1.1.3.4 超滤法
超滤法[13]是一种分级提纯方法，利用不同分子量的超滤膜把碱木质素中不同分子量的成分分级出来，并且可以把无机盐等小分子物质分离出来，得到不同级分的纯化碱木质素。
此法方便简单，叶萃等[14]对前面几种提纯方法进行了分析比较，见表1-2。
从元素分析和无机盐含量可以说明，超滤提纯的碱木质素和有机溶剂法提纯的元素分布和无机盐含量基本一致。
且因其具有简单易操作、无污染和得率高等优点，大批量提纯碱木
素时用超滤法最经济合理。
图1-5 二氯乙烷－乙醇-乙醚法提纯碱木质素
Fig.1-5 Purification of alkali lignin by dichloroethane- ethanol method
表1-2 碱木质素提纯方法的无机盐含量及元素分析
Table1-2 Inorganic salt and element content of alkali lignin and purified alkali lignin
碱木质素N(%) C(%) S(%) H(%) O(%) 无机盐
含量
(%)
其它元
素含量
(%)
碱木质素原料 2.417 37.93 2.738 4.588 29.45 18.33 4.547 D-E法提纯碱木质
素
2.615 58.65 0.324 5.369 30.12 2.02 0.902 L法提纯碱木质素 2.536 58.12 0.576 5.716 30.34 2.13 0.582 超滤提纯碱木质
素
2.885 58.47 0.635 5.697 28.96 2.84 0.513
2.4.1 麦草碱木素的超滤提纯方法[64]
仪器：双工位平板膜超滤装置，赛普（无锡）膜科技发展有限公司生产，有效过滤面积0.008 m 2，工作压力为0.1 ~ 0.7 MPa ，工作pH 值范围为1 ~ 13，工作温度5 ~ 60℃。
超滤膜截留分子量分别为2500，50000两种规格。
超滤工艺流程如图2–1所示。
1－样品槽 2－泵 3－阀门 4－压力表 5－平板膜
图2-1 超滤装置工艺流程图
Fig.2-1 The flow chart of ultrafiltration equipment
实验方法：采用渗析超滤法。
将一定量的WAL 加入烧杯中，加入一定量氢氧化钠和蒸馏水，配制成pH 值为11 ~ 11.5，浓度为10 %WAL 碱性溶液，由储液槽通过输送泵，在一定的压力下，送入超滤器中。
作为溶剂的水和小分子量的溶质，透过超滤膜微孔成为超滤液排出，而大分子量溶质流过超滤膜表面后，回流到储液槽中。
经过反复循环超滤，由于水和小分子溶质不断减少，截留下来的大分子量溶质浓度逐渐增大。
此时，向储液槽浓缩液中添加PH=11.5
5
4 3
2
1
4 5
的碱液，稀释后继续循环超滤，可以将滞留在浓缩液中的小分子量溶质进一步分离出来，提高大分子量溶质的纯度。
选用不同规格截留分子量的超滤膜，在本实验中，先用截留分子量50000的超滤膜，将分子量大于50000的分子量级分分离出来，再将超滤液作为原液进一步用2500超滤膜再超滤，得到WAL 分子量小于50000和大于2500分子量级分。
将超滤后的WAL 酸析，水洗至中性，40℃真空烘干备用。
仪器：双工位平板膜超滤装置，赛普（无锡）膜科技发展有限公司生产，有效过滤面积0.008 m 2，工作压力为0.1 ~ 0.7 MPa ，工作pH 值范围为1 ~ 13，工作温度5 ~ 60℃。
超滤膜截留分子量分别为2500，50000两种规格。
超滤工艺流程如图2-2所示。
1-样品槽 2-泵 3-阀门 4-压力表 5-平板膜
图2-1 超滤装置工艺流程图
Fig.2-1 The flow chart of ultrafiltration equipment
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实验方法：采用渗析超滤法。
将一定量的WAL加入烧杯中，加入一定量氢氧化钠和蒸馏水，配制成pH值为11 ~ 11.5，浓度为10%WAL碱性溶液，由储液槽通过输送泵，在一定的压力下，送入超滤器中。
作为溶剂的水和小分子量的溶质，透过超滤膜微孔成为超滤液排出，而大分子量溶质流过超滤膜表面后，回流到储液槽中。
经过反复循环超滤，由于水和小分子溶质不断减少，截留下来的大分子量溶质浓度逐渐增大。
此时，向储液槽浓缩液中添加pH=11.5的碱液，稀释后继续循环超滤，可以将滞留在浓缩液中的小分子量溶质进一步分离出来，提高大分子量溶质的纯度。
选用不同规格截留分子量的超滤膜，在本实验中，先用截留分子量50000的超滤膜，将分子量大于50000的分子量级分分离出来，再将超滤液作为原液进一步用2500超滤膜再超滤，得到WAL分子量小于50000和大于2500分子量级分。
将超滤后的WAL酸析，水洗至中性，40℃真空烘干备用。