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摘 要

本课题以木质素为原料，考察了不同有机醇作为溶剂对木质素溶解度的影响，溶剂包括：1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、乙二醇、甘油、无水乙醇，发现1,2-丙二醇是提取木质素的最佳溶剂。并通过单因素实验对有机醇提取木质素的条件：反应时间、溶剂浓度、反应温度进行优化，得到最佳的反应条件为：温度160 ℃，溶剂浓度100%，反应时间2 h，此条件下提取秸秆中的木质素，得到木质素的提取率为60.93%。有机溶剂法提取的木质素活性基团保留较完整，结构与天然木质素接近，且提取过程中污染小，提取过后，有机溶剂仍可回收，较传统的提取法，克服了提取成本高、污染大、资源浪费等问题。同时解决了秸秆堆积或就地焚烧带来的环境问题，实现了资源的可持续发展。

关键词：木质素 有机醇 提取 秸秆

Study on the extraction of lignin from straw by organic alcohol
ABSTRACT

In this paper, lignin was used as raw material to study the effect of different organic alcohols as solvents on the solubility of lignin. The solvents included:1,2-propanediol, 1,3-propanediol, glycol, glycerinand  anhydrous ethanol. It was found that 1,2-propanediol was the best solvent for extracting lignin. Through single factor experiment, the conditions of  extracting  lignin by  organic alcohol, such as  reaction time, solvent concentration and reaction temperature, were  optimized. The optimal reaction conditions were:  temperature 160 ℃, solvent concentration 100%,reaction time 2 h. Under these conditions , the extraction rate of lignin was  60.93%.

 The active group of lignin extracted by organic solvent method is intact, the structure is close to that of natural lignin, and the pollution is small in the extraction process. After extraction, the organic solvent can still be recovered. Compared with the   traditional extraction method, it overcomes the problems of high extraction cost, large pollution and waste of resources. At the same time, the environmental problems caused by straw accumulation or burning on the spot are  solved, and  the sustainable development of resources is realized.

Key words: lignin organic alcohol extraction straw

目 录

摘要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

第一章 文献综述 1

1. 前言 1

2.提取方法 2

2.1酸析法 2

2.2 碱法 3

2.3 有机溶剂法 3

2.4 离子液体法 4

2.5 生物法 5

3.本课题研究的目的和意义 6

第二章 实验材料与方法 7

2.1实验材料与仪器 7

2.1.1实验原料 7

2.1.2 实验仪器 7

2.1.3 实验试剂 7

2.2 主要研究内容 8

2.3 实验方法 8

2.3.1 秸秆的预处理 8

2.3.2 木质素提取操作步骤 8

2.3.3 最优条件下提取秸秆中木质素 9

2.4 木质素提取率的计算 9

第三章 实验结果与讨论 11

3.1 有机醇溶剂种类对木质素溶解提取率的影响 11

3.2 温度对木质素溶解提取率的影响 12

3.3 有机醇溶剂浓度对木质素溶解提取率的影响 13

3.4 反应时间对木质素溶解提取率的影响 14

3.5 最优条件下提取秸秆中木质素 15

第四章 结论与展望 16

4.1 结论 16

4.2 展望 16

参考文献 17

致谢 20

第一章 文献综述

1 前言

近年来，工业的发展速度十分迅猛，化石能源被过度开采，资源日渐枯竭，同时，化石燃料大量燃烧，温室气体因此产生，这引发了许多的环境问题如温室效应、全球变暖等，寻找可再生的绿色能源来代替化石能源变得十分迫切^[1]。我国作为农业生产大国，农产品的产量十分丰富，这就导致了每年有近7亿吨秸秆产生，此前对秸秆的主要处理方式大多是就地焚烧，可是这不仅造成了雾霾等严重的环境污染问题的出现，同样也是对秸秆极大的浪费^[2-3]，秸秆中的木质素含量丰富，若是对其中的木质素加以提取利用，环境和资源方面的问题都将得到改善。

自然界中所含的木质素数量十分巨大，在所以天然有机物中只低于纤维素，排名第二^[4]，而木质素与纤维素和半纤维素共同存在于植物体内，三种组分共同构成了植物细胞骨架，支撑起了植物体，纤维素和半纤维素经过了较长时间的研究，已经有相关的技术投入到了工厂生产中了，但木质素因其结构复杂，提取较纤维素和半纤维素也更加困难，因此相关研究较少，每年都会有大量的木质素被浪费。木质素是苯丙烷类结构单元通过碳-碳键和醚键连接的三维高分子化合物，天然的木质素的分子量可达几十万，经生物质提取得到的木质素分子量就要明显要小得多，一般在几千到几万之间^[5]，木质素主要有三种基本的单体结构，分别为愈创木基（G）、紫丁香基（S）、对-羟基苯基（H），经实验研究发现不同植物体内的单体结构含量都各有不同，这些单体结构以多种方式连接^[6]，大致有β-O-4型连接、β-β型连接、联苯结构型连接、β-2型连接等等^[7]，其中β-O-4键是最常见的，木质素的分子结构中存在很多不同的活性基团，因此可以进行酞化、氧化、磺化和接枝共聚等多种化学反应，利用这些化学反应将木质素进行改性，得到的产物可以在工业等各个方面得到应用。

天然的木质素颜色是接近白色的^[5]，但是不是纯天然的木质素，在反应过程结构发生或着引入了其它试剂，颜色一般在淡黄至深色间，且天然的木质素原本不溶于任何溶剂，但经提取的木质素，性质发生变化，大致可分为三类：可溶于水、可溶于有机溶剂及不溶于任何溶剂。

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