部分-2植物纤维化学部分-木素

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1、第二章木素概述木素是仅次于纤维素的、最丰富的天然高分子有机物，木素存在于裸子植物、被子植物和所有维管植物中估算全世界每年约可产600万亿吨，木素含碳量高，蕴藏着丰富的化学能。制浆造纸黑液的主要成分也是木素，由于具有较高的燃烧热，可通过碱回收的蒸发与燃烧过程回收热能。主要内容：第一节木素的存在第二节木素的分离与研究第三节木素的化学构造第四节木素的化学反应第五节木素的物理性质及其利用第一节木素的存在定义：木素是由苯基丙烷结构单元（C6-C3单元）通过醚键、碳-碳键联接而成的具有三维立体结构的芳香族高分子化合物。是具有共同性质的

2、一类物质的总称。木素的结构与性质1、苯基丙烷结构、芳香性：对紫外光具有特性吸收。2、联接方式：醚键、碳-碳键3、空间立体网状结构4、不溶性：不溶于水和一般有机溶剂。木素的存在部位与作用存在部位：主要存在于细胞壁；作用：填充和粘结物质，使纤维素纤维之间粘结和加固，增加木材的机械强度和抵抗微生物侵蚀的能力。原料及纸浆的颜色的主要来源。木素在原料中的含量针叶木：25～35%阔叶木：20～25%禾本科：15～25%木素含量是制定蒸煮及漂白工艺条件的重要依据。木素的结构单元（1）愈疮木(酚)基丙烷（2）紫丁香基丙烷（3）对-羟苯基丙

3、烷针叶木：愈疮木基型木素G型木素禾本科：愈疮木基丙烷、紫丁香基丙烷、对羟苯基丙烷结构单元GSH型木素阔叶木：愈疮木基丙烷结构单元、紫丁香基丙烷结构单元GS型木素SCCML植物细胞中木素浓度最高的部位是在复合胞间层；次生壁的浓度较低，但由于次生壁比复合胞间层厚的多，至少70％以上的木素位于次生壁。不同部位的木素含量木材中总木素含量：27％早材晚材细胞角隅：85％～100％复合胞间层：50％～60％次生壁：22％～23％72％81％云杉管胞为例：28％19％第二节木素的分离与研究为什么要分离木素，并研究木素结构？制浆造纸行业中

4、，木素作为副产物从植物纤维原料中分离并溶解到黑液中，黑液送至碱回收工段回收热能、化学品，黑液中的主要成分为木素。了解木素的结构与热值对优化制浆造纸工艺与回收热能有重要意义。一、木素的分离目的：a、研究木素的结构和性质。b、研究脱木素机理：脱木素过程中的化学反应，脱木素顺序，脱木素的动力学及终点控制。c、测定木素：木素含量a、木素具有化学不稳定性：在温度、酸性试剂、有机溶剂或机械作用下，发生变化。b、只能分离出部分木素，而非全部木素。c、分离的木素要注明分离方法、试剂、研究者名称。木素分离的困难性木素的分离方法（1）制备可溶

5、性木素（以溶解形式分离）A、Brauns木素（BNL）和诺德木素B、贝克曼木素（MWL）和纤维素分解酶木素（CEL）C、 二氧六环木素和醇木素D、 巯基乙酸木素E、 水溶助溶木素F、用无机试剂分离的木素（2）制备不溶性木素（以残渣形式分离）A、酸木素B、过碘酸盐木素C、铜氨木素木素与溶剂之间没有反应的木素分离方法①“天然木素”—Brauns木素(BNL)②磨木木素（MWL）最接近原本木素③纤维素酶木素（CEL）溶解木素的分离方法布劳斯木素(天然木素)（BNL）100～200目的木粉→水、乙醚抽提后→95％的乙醇抽提→浓缩后

6、注入水中→沉淀得粗木素→溶于二氧己环中→在乙醚中再沉淀得精制木素。相当于克拉森木素的8％~10％；制备过程在室温下且不加酸，一般不会引起木素的变化，又称为“天然木素”。布劳斯木素是原本木素中低分子部分。（贝克曼木素）磨木木素（MWL）MWL的制备：无脂试料在振动球磨机中磨碎（48h以上）→有机溶剂（二氧六环/水=9/1）抽提→粗木素→溶于醋酸中（木素沉淀）→离心分离→干燥→溶于有机溶剂（二氯乙烷/乙醇=2/1）→溶液部分加入乙醚→木素沉淀（MWL）精制木素MWL的特点、性质MWL最接近原本木素，什么是原本木素？植物纤维原料

7、中，天然存在的木素称为原本木素。a、MWL收获率不到50％（相对于Klason木素）；b、黄褐色粉末；c、酚羟基增多，α-羟基增多；d、相对分子质量变低。LCC:MWL的残渣进一步抽提，得到木素－糖结合体。纤维素分解酶木素木粉用纤维素水解酶处理后，除去了缔合的多糖，溶解的木素量会增大，制得的木素称为纤维素分解酶木素（CEL）。纤维素分解酶木素收获率比磨木木素高。实际上，MWL和CEL两种木素在制备过程中，木素结构都发生了一定的改变。二、木素的定量测定（1）硫酸法（Klason木素）标准方法，我国也作为分析植物纤维原料及未漂

8、浆木素含量的国家标准方法。此法特别适用于针叶木。特点：受到高浓度酸的作用，木素结构受到破坏；发生了缩合反应，与原本木素有不同的化学构造。广泛用作木素的定量测定。注：溶液中还存在酸可溶木素，根据测定需要进行测定。1.酸不溶木素定量法（直接法）克拉森木素的制备60～80目的木粉用乙醇、苯抽提风干1g100m