鞏義市孝義紅衛(wèi)粘合劑廠
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▍行業(yè)知識(shí)
木質(zhì)素的生產(chǎn)技術(shù)和應(yīng)用
木質(zhì)素是自然界中最豐富的可再生芳香族聚合物,可制備生物燃料和高附加值化學(xué)品。在以石油為基礎(chǔ)的現(xiàn)代能源與化工行業(yè)中,木質(zhì)素作為替代原料展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。然而,由于木質(zhì)素來源的多樣化和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性給木質(zhì)素的應(yīng)用帶來巨大的困難。本文展望了木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)研究與應(yīng)用的發(fā)展,并提出了需要解決的相關(guān)難點(diǎn)問題。
生物質(zhì)儲(chǔ)量豐富,是可再生資源,作為獲取潔凈能源和高附加值化學(xué)品的原料而受到廣泛關(guān)注。在深入了解生物質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上優(yōu)化生物質(zhì)的利用途徑,對(duì)減少化石資源的用量和減輕環(huán)境污染具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。生物質(zhì)主要由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素組成。木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜,是由羥基或甲氧基取代的苯丙烷單體經(jīng)無序聚合而成的三維復(fù)雜結(jié)構(gòu)。作為僅次于纖維素儲(chǔ)量的天然可再生資源的木質(zhì)素卻未得到有效合理利用。全世界每年產(chǎn)生大約1. 5-1. 8億噸工業(yè)木質(zhì)素中只有不到2%被利用。
對(duì)木質(zhì)素采取的常規(guī)分離提取和處理方法主要有研磨、酸解/硫代酸解、酶解纖維素法、亞硫酸鹽法、堿法、熱解法、有機(jī)溶劑抽提法,以及近年來出現(xiàn)的離子液體抽提法和氘代二甲亞楓抽提法等,用這些方法均可以得到相應(yīng)的木質(zhì)素。
木質(zhì)素的應(yīng)用
工業(yè)木質(zhì)素主要來源于造紙業(yè)的制漿過程,而目前的主要利用形式仍是直接燃燒用于發(fā)電。木質(zhì)素具有良好的力學(xué)強(qiáng)度、彈性和流變性及較高的碳含量、反應(yīng)性和化學(xué)兼容性,可望應(yīng)用于制備建筑材料、液體燃料、合成氣、高分子化合物、芳香族化合物和多種木質(zhì)素單體等,也可以用于制備分散劑、乳化劑、填充劑、抗氧化劑、粘合劑、鰲合劑、聚電解質(zhì)材料和聚合物材料等。
木質(zhì)素降解產(chǎn)物可用于制備香草醛、阿魏酸、香豆酸、愈創(chuàng)木酚、乙烯基愈創(chuàng)木酚、兒茶酚、羥苯基/羥基甲苯基-甲烷以及具有光學(xué)活性的木脂素和低聚物等高附加值化學(xué)品。
木質(zhì)素單體或降解產(chǎn)物一般具有兩個(gè)以上的羥基,以這些羥基作為反應(yīng)活性位點(diǎn),理論上還可以制備聚亞胺酯、聚己酸內(nèi)酯和環(huán)氧樹脂等聚合物。從某種程度上講,以生物質(zhì)或木質(zhì)素為原料制備生物燃料與高附加值化學(xué)品,在越來越多的領(lǐng)域中可作為石油化工行業(yè)產(chǎn)品的重要補(bǔ)充。
世界生產(chǎn)炭纖維原料的90%來自于聚丙烯睛。木質(zhì)素價(jià)廉易得,并且含碳量較高,可作為前驅(qū)體取代聚丙烯睛制備炭纖維。
通過定向降解可從木質(zhì)素中得到苯、甲苯、二甲苯、酚類化合物、C1-C3脂肪族化合物以及C6和C7的脂環(huán)族化合物等。
從木質(zhì)素中獲取高附加值化學(xué)品的方法中較為常用且具有良好應(yīng)用前景的有熱裂解、醇解、超臨界萃取、常壓萃取和柱層析。
對(duì)于木質(zhì)素的應(yīng)用,產(chǎn)品層次較低,范圍過于狹窄,定向催化和定向制備的高附加值利用技術(shù)十分欠缺。
若將木質(zhì)素作為燃料使用,需要制備高活性、高選擇性和可循環(huán)使用的催化劑,通過加氧脫氧反應(yīng)盡量降低產(chǎn)物的含氧量。木質(zhì)素富含芳環(huán)和酚羥基,可制備芳烴和酚類化合物等高附加值化學(xué)品。
生物質(zhì)儲(chǔ)量豐富,是可再生資源,作為獲取潔凈能源和高附加值化學(xué)品的原料而受到廣泛關(guān)注。在深入了解生物質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上優(yōu)化生物質(zhì)的利用途徑,對(duì)減少化石資源的用量和減輕環(huán)境污染具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。生物質(zhì)主要由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素組成。木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜,是由羥基或甲氧基取代的苯丙烷單體經(jīng)無序聚合而成的三維復(fù)雜結(jié)構(gòu)。作為僅次于纖維素儲(chǔ)量的天然可再生資源的木質(zhì)素卻未得到有效合理利用。全世界每年產(chǎn)生大約1. 5-1. 8億噸工業(yè)木質(zhì)素中只有不到2%被利用。
對(duì)木質(zhì)素采取的常規(guī)分離提取和處理方法主要有研磨、酸解/硫代酸解、酶解纖維素法、亞硫酸鹽法、堿法、熱解法、有機(jī)溶劑抽提法,以及近年來出現(xiàn)的離子液體抽提法和氘代二甲亞楓抽提法等,用這些方法均可以得到相應(yīng)的木質(zhì)素。
木質(zhì)素的應(yīng)用
工業(yè)木質(zhì)素主要來源于造紙業(yè)的制漿過程,而目前的主要利用形式仍是直接燃燒用于發(fā)電。木質(zhì)素具有良好的力學(xué)強(qiáng)度、彈性和流變性及較高的碳含量、反應(yīng)性和化學(xué)兼容性,可望應(yīng)用于制備建筑材料、液體燃料、合成氣、高分子化合物、芳香族化合物和多種木質(zhì)素單體等,也可以用于制備分散劑、乳化劑、填充劑、抗氧化劑、粘合劑、鰲合劑、聚電解質(zhì)材料和聚合物材料等。
木質(zhì)素降解產(chǎn)物可用于制備香草醛、阿魏酸、香豆酸、愈創(chuàng)木酚、乙烯基愈創(chuàng)木酚、兒茶酚、羥苯基/羥基甲苯基-甲烷以及具有光學(xué)活性的木脂素和低聚物等高附加值化學(xué)品。
木質(zhì)素單體或降解產(chǎn)物一般具有兩個(gè)以上的羥基,以這些羥基作為反應(yīng)活性位點(diǎn),理論上還可以制備聚亞胺酯、聚己酸內(nèi)酯和環(huán)氧樹脂等聚合物。從某種程度上講,以生物質(zhì)或木質(zhì)素為原料制備生物燃料與高附加值化學(xué)品,在越來越多的領(lǐng)域中可作為石油化工行業(yè)產(chǎn)品的重要補(bǔ)充。
世界生產(chǎn)炭纖維原料的90%來自于聚丙烯睛。木質(zhì)素價(jià)廉易得,并且含碳量較高,可作為前驅(qū)體取代聚丙烯睛制備炭纖維。
通過定向降解可從木質(zhì)素中得到苯、甲苯、二甲苯、酚類化合物、C1-C3脂肪族化合物以及C6和C7的脂環(huán)族化合物等。
從木質(zhì)素中獲取高附加值化學(xué)品的方法中較為常用且具有良好應(yīng)用前景的有熱裂解、醇解、超臨界萃取、常壓萃取和柱層析。
對(duì)于木質(zhì)素的應(yīng)用,產(chǎn)品層次較低,范圍過于狹窄,定向催化和定向制備的高附加值利用技術(shù)十分欠缺。
若將木質(zhì)素作為燃料使用,需要制備高活性、高選擇性和可循環(huán)使用的催化劑,通過加氧脫氧反應(yīng)盡量降低產(chǎn)物的含氧量。木質(zhì)素富含芳環(huán)和酚羥基,可制備芳烴和酚類化合物等高附加值化學(xué)品。

