稻草半纤维素预提取对纸张物理性质的影响.pdf

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1、第34卷第6期东北电力大学学报V0l_34．No．62014年12月JournalOfNortheastDianliUniversityDec．．2014文章编号：1005—2992(2014)06—0062—05稻草半纤维素预提取对纸张物理性质的影响张晓君，崔巍，赵志海，刘爽，李金鹏(东北电力大学化学工程学院，吉林吉林132012)摘要：对稻草高温热水预提取半纤维素的条件进行了研究。结果表明，预提取温度和时间影响水解液中还原糖的含量。从得率和还原糖含量两个方面考虑，最佳的预提取条件为150cC，升温1h，保温1．5h，此时水解液中还原糖含量为4．65L。半纤

2、维素预提取后，纸张的抗张指数明显下降，撕裂指数增加。关键词：半纤维素；预提取；高温热水；稻草中图分类号：Ts7文献标识码：A我国的稻草资源丰富，大部分稻草焚烧处理严重的污染了环境，综合利用稻草中的化学组份是生物质资源利用领域一个重要研究课题。目前，制浆造纸工业中倡导生物质精炼(Biorefinery)的概念，半纤维素预提取是生物质精炼的主要内容之一，稻草中半纤维素含量较高，约占稻草重量的20％，可以制浆前将半纤维素提取，避免其在碱回收系统中燃烧造成资源的浪费，半纤维素提取后可以生产高附加值产品]。高温热水预提取克服了对反应设备要求高、对纤维素破坏严重、半纤维素

3、提取效率低等缺点，成为目前被广泛研究的半纤维素预提取技术。Bobleter等研究了生物质在热水反应过程中的组成变化，发现其水解反应机理与酸水解反应机理相类似，但纤维素的降解速率远远小于纤维素酸水解过程中的降解速率。BadamkhandSuknbaatar等人研究了高温热水从蔗渣中预提取半纤维素的最佳条件是180℃反应30min，木糖的产量达到85％，而糖的降解产物羟甲基糠醛和糠醛的量分别只有0．95g／L和0．07g／L。Helmerius等以桦木为原料预提取半纤维素，采用制浆白液碱预提取和高温热水预提取两种方法，对照实验发现经过高温热水预提取，水解液中木糖含

4、量远远高于碱预提取的方法。本研究采用稻草为原料，考察了高温热水预提取半纤维素的反应条件及纸张物理性质的影响。1实验部分1。1试剂和仪器稻草取自吉林市市郊，去根和穗，剪成2-3cm小段，在室内平衡水分一星期，用筛网除髓、泥土、灰尘后用于半纤维素预提取和制浆蒸煮实验使用。去根和穗的稻草原料以及半纤维素预提取后的稻草切成小段，放人粉碎机中磨成细粉末。过筛，截取通过0．38mill筛孔(40目)而不能通过0．25mlTl筛孔(60目)的细粉末用于稻草原料和半纤维素预提取后的稻草化学成分分析。收稿日期：2014-10-06基金项目：东北电力大学博士科研启动基金(BSJX

5、M一201410)作者简介：张晓君(1974一)，女，吉林省吉林市人，东北电力大学化学工程学院实验师，博士，主要研究方向：生物质资源开发及利用第6期张晓君等：稻草半纤维素预提取对纸张物理性质的影响63蒽醌，氢氧化钠，DMS试剂实验室自制。电热蒸煮锅，中通试验装备有限公司生产；721型分光光度计，上海欣茂公司生产；打浆机，TD6—200型，咸阳通达轻工设备有限公司；抄片机，AT-CP-200型水循环抄片器，济南安尼麦特仪器有限公司生产；撕裂强度度仪，sLD—J纸张撕裂度仪，济南辰驰仪器有限公司生产；金相显微镜，DMM-220C，上海蔡康光学仪器有限公司生产；抗张

6、强度仪，QD-3008，东莞勤达造纸仪器有限公司生产。1．2实验方法1．2．1稻草原料和半纤维素预提取后的稻草化学成分分析稻草原料和半纤维素预提取后的稻草化学成分测定：水分的测定方法参照GB／T2677．2-1993；灰分的测定方法参照GB／T2677．3—1993；1％氢氧化钠抽出物含量的测定方法参照GB／T2677．5-1993；聚戊糖含量的测定方法参照GB／T2677．9—1993；酸不溶木素含量的测定方法参照GB／T2677．8—1993；综纤维素含量的测定参照制浆造纸厂化验室化验检验方法J。1．2．2半纤维素预提取采用高温热水预提取半纤维素，在电热蒸

7、煮锅中进行，固液比为1：15。为了摸索最佳的预提取工艺条件，分别选取150℃，160oC的预提取温度，反应时间分别选取1h，1．5h，2h，2．5h，3h进行一系列实验。反应时间中包含升温时间1h，其余反应时间为保温时间。反应结束后，将稻草与提取液分离，稻草40℃烘干后用于制浆。1．2．3提取液中还原糖含量的测定提取液中还原糖含量用3，5一二硝基水杨酸(DNS)法测定。木糖标准溶液工作曲线，其回归标准方程为：y=0．00116X-0．01000，R0．9996。提取液稀释一定倍数后，用DNS法测定还原糖浓度。1．2．4蒸煮制浆抄片稻草原料和半纤维素预提取后的稻

8、草采用烧碱一蒽醌法制浆，最高蒸煮温度1