探究机械活化对甘蔗渣化学组分分离的影响

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1、广西大学硕士学位论文机械活化对甘蔗渣化学组分分离的影响姓名：刘子杰申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：黄祖强20100501机械活化对甘蔗渣化学组分分离的影响摘要甘蔗渣是甘蔗榨取糖汁后剩余的大量纤维性残渣，是制糖工业的主要副产品。长期以来，大部分的甘蔗渣主要用作糖厂燃料直接烧掉，另外一部分用于制浆造纸、生产建筑板材等附加值较低的产品，造成了能源的浪费。天然纤维素原料是一种多组分物料，将其精制成一定纯度的各组分并分别加以利用，是生物能量全利用对天然纤维素原料预处理提出的新要求。因此，研究甘蔗渣的组分分离尤为重要。甘蔗渣主要是由纤维素、半纤维素和木质素组成，其中纤维素在分子内和分子间氢

2、键作用下，形成微晶纤维丝，半纤维素、木质素则作为微纤丝之间的填充剂和黏结剂，包裹着纤维素，降低了其反应能力。必须对甘蔗渣进行一定的预处理，才有利于三组分的进一步分离及利用。采用自制搅拌磨对甘蔗渣进行机械活化预处理，用碱性过氧化氢与甘蔗渣反应进行组分分离。主要研究内容为：考察机械活化时间对甘蔗渣化学组分分离效果的影响；以反应后固体产物中纤维素和木质素的含量为指标，考察了机械活化时间、过氧化氢浓度、体系pH值、反应温度、反应时间、反应液固比(mL·g。)等因素对组分分离效果的影响，并讨论各因素的影响机理，确立了甘蔗渣化学组分分离的工艺条件；采用乙醇沉淀法回收半纤维素，考察了醇沉pH值、醇沉时

3、间、醇沉体积等因素对半纤维素回收率的影响；采用酸析法回收木质素；采用扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)、X．射线衍射仪(X】m)、差示扫描量热仪(DSC)、热分析仪(TG．DTA)等对分离产物纤维素、半纤维素、木质素进行表征，考察机械活化对产物结构及性能的影响。通过上述研究，根据实验结果和理论分析，得到如下主要结论：机械活化打断了纤维素分子中的氢键连接，分裂了束状纤维，降低了纤维素结晶度，提高了甘蔗渣与过氧化氢的反应活性，活化1．0hR蔗渣纤维素回收率略有下降，但半纤维素和木质素的回收率分别提高5．5％和6．5％。甘蔗渣组分分离的适宜条件为：甘蔗渣活化时间1．0h，过氧化氢

4、浓度3％(pH=11．5)，反应时间4．0h，反应温度60℃，反应液固LL30：I(mL·g。)。反应固体产物中纤维素、半纤维素、木质素的含量分别为80．9％、14．5％和1．6％，相对于未活化甘蔗渣，纤维素含量提高5．3％、半纤维素和木质素含量分别下降2．4％和2．5％；产物纤维素、半纤维素及木质素的红外光谱图均显示出相应的特征吸收，证明了各产物分别为一定纯度的纤维素、半纤维素、木质素；机械活化打破了半纤维素和木质素间的酯键、醚键连接，半纤维素纯度提高；机械活化打破了木质素的分子聚合，部分苯环开裂。关键词：机械活化甘蔗渣纤维素半纤维素木质素IITHED师LUENCEOF卫皿CHANIC

5、ALACTⅣATIONONFRACTl0NATIONOFSUGARCANEBAGASSEABSTRACTSugarcanebagasse(SCB)，afibrousresidue，isproducedinabundancebysugarindustries．Currently,besidesaSarawmaterialforpulpandpaperproduction，buildingboardproductionandSOon，SCBismainlyusedasafueltopowerthesugarmill．Itisawasteofenergy．Thenaturecellulosem

6、aterialisamulti-componentmaterial．Fractionationofnaturecellulosemeansrefineitintoitsvariouscomponentswithcertainpurity,andusedrespectively．Thisisneworderofbiomasstotalutilizationforthepretreatmentofnaturecellulose．Therefore，studyingtheseparatationofSCBisparticularlyimportant．SCBismainly。composedo

7、fcellulose，hemicelluloseandlignin．Celluloseformsmicrofibrilbyintramolecularandintermolecularhydrogenbond，hemicelluloseandligninregardasfillingagent，adhereamongthemicrofibril．Thismakeitdifficulttoreactwithotherreagent．S