木质素在乙醇_水介质中的降解及其用于有机凝胶的制备

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1、国内图书分类号：TK6密级：公开国际图书分类号：西南交通大学研究生学位论文木质素在乙醇/水介质中的降解及其用于有机凝胶的制备年级二〇一五级姓名谢伟申请学位级别工程硕士专业材料工程指导老师姜曼副教授二〇一八年五月ClassifiedIndex:U.D.C:SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisDegradationoflignininethanol/watermediaanditsapplicationinpreparationoforganogelGrade:Postgra

2、duate2015Candidate:WeiXieAcademicDegreeAppliedfor:MasterDegreeSpeciality:MaterialsEngineeringSupervisor:Ass.Prof.ManJiangMay,2018西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要随着化石资源的的日趋枯竭及其利用所带来的环境问题，生物质资源引起了人们广泛的关注。木质纤维素原料是生物质资源的一种，其主要成分是纤维素、半纤维素和木质素。木质素的含量仅次于纤维素，是一种富含芳香环的天然高聚物，经过催化降解可以有效地

3、转化成生物质油及其它化学品，是木质素高值化利用的一个重要研究方向。针对木质素催化降解过程中存在的效率不高，产物不纯等问题，本论文主要研究了木质素在乙醇/水介质中的降解液化，主要开展了以下几部分工作：（1）在乙醇/水介质中对木质素进行降解液化，首先研究了乙醇/水体积比对木质素降解效率及液化产物结构的影响。研究发现，在乙醇/水体积比为1/1，温度为260℃，时间为0.5h，固液比为1g:10mL条件下，木质素的降解率最高，达87.112%，并且有机相液化产物中只含有邻甲氧基苯酚。因此在乙醇/水体积比为1/1条件下，研究了温度、时

4、间和固液比对木质素降解效率及液化产物结构的影响。研究发现，木质素在乙醇/水介质中降解的最优工艺为：乙醇/水体积比为1/1，反应温度为220℃，反应时间为0.5h，固液比为1g:15mL，该条件下木质素可以全降解。同时发现，木质素在乙醇/水介质中的降解液化产物主要是以邻甲氧基苯酚为主的酚类小分子化合物。（2）间苯二酚-甲醛有机凝胶（RF）是最早开始研究的有机凝胶，有很广泛的应用领域，但其制备所需要的原料来源于不可再生的化石资源，且对人体和环境具有危害。由于木质素的结构单元及木质素液化产物与间苯二酚具有相类似的酚羟基结构，因此用

5、木质素及上述条件下的液化产物取代部分间苯二酚，制备了木质素-间苯二酚-甲醛有机凝胶（LRF）和液化木质素-间苯二酚-甲醛有机凝胶（DLRF），并对所制得的有机凝胶的结构与性能进行了研究。研究发现，DLRF与RF相比具有较大的比表2面积，最高可达734.14m/g。DLRF的最优制备工艺是：反应物浓度15wt%，R/C=100/1，间苯二酚取代率为10wt%，经过溶胶-凝胶化、静置老化、叔丁醇溶剂交换和常压干燥制得。DLRF有机凝胶所用的木质素液化产物的最优制备工艺是：木质素在乙醇/水体积比为1/1，反应温度为220℃，反应时

6、间为0.5h，固液比为1g:10mL条件下降解制得，该条件下的液化木质素制得的DLRF导热系数最小为0.0537W/mk。（3）在乙醇/水介质中对蒸爆秸秆进行降解液化，首先研究了乙醇/水体积比对蒸爆秸秆降解效率的影响。研究发现当乙醇/水体积比为1/1时，蒸爆秸秆降解率达到西南交通大学硕士研究生学位论文第II页58.684%，通过组分分析证实主要是纤维素发生降解。因此在乙醇/水体积比为1/1条件下，研究了温度、时间对蒸爆秸秆降解效率及液化产物结构的影响。发现温度、时间对木质素的降解无明显影响。进一步对蒸爆秸秆进行二次降解发现，

7、在乙醇/水体积比为1/1、反应温度为260℃、反应时间为1h和固液比为1g:10mL条件下，两次降解可基本实现蒸爆秸秆的全降解。关键词：木质素；乙醇/水；降解液化；有机凝胶；蒸爆秸秆；全降解西南交通大学硕士研究生学位论文第III页AbstractWiththegradualdepletionoffossilresourcesandtheenvironmentalproblemsbroughtbytheirutilization,biomassresourceshasattractedwidespreadattention.L

8、ignocelluloserawmaterialisakindofbiomassresource.Itsmaincomponentsarecellulose,hemicelluloseandlignin.Thecontentofligninisonlyinferiortocellulose