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综合利用木材水解物.doc

花匠小妙招
2024-12-22 14:52

综合利用木材水解物

木材水解液的综合利用一、基本概念 1、木材成分木材分子高分子物质（97~99%）多糖类物质（65~85%）纤维素占木材干物质的50% 半纤维素占木材干物质的20~30% 芳香化合物木质素占木材干物质的15~35% 低分子物质（1.0~3.0%）无机灰分（0.3~1.0%）溶于水 K、Na的碳酸盐，占灰分10~25% 不溶于水 Ca、Mg的硅酸盐、磷酸盐、碳酸盐，占灰分25~90% 有机抽提物（2.0~2.7%）单宁、色素、挥发性油类、树脂（胶）、硫胺素（VB1） 2、木材的化学加工就是采用化学方法把树木组织或造材剩余物加工成非木材的其他林、副产品。木材化学加工包括木材水解、木材热解、利用树皮生产栲胶。 3、木材水解将木材或其他植物原料中的多糖（纤维素和半纤维素）在一定的温度和催化剂作用下，加水分解成单糖，然后用化学或生物化学方法，将这些单糖再加工成各种产品的过程。植物水解的利用途径：　　　二、水解工艺原料和产品　　原料：林业废料、农业废料、专门栽培的作物及各类废弃物水解产品：糖醛、酒精、饮料酵母、木糖醇、葡萄糖、乙酰丙酸等。木材水解工业主要产品：木材预水解半纤维素水解液（戊糖为主）脱水糠醛加氢木糖醇生化加工饲料酵母酸或酶主水解水解木质素硝化硝化木质素氯化氯化木质素合成树脂氨解酚、甲醇丙酮、重油浓酸或酶水解液浓缩结晶葡萄糖糖蜜生化加工酒精、酵母化学加工乙酰丙酸稀酸水解液生化加工酒精、酵母糠醛阔叶材（木屑、木片）、栲胶生产残渣等含有丰富的戊糖，这两种原料通过稀酸水解、蒸馏和精制，可得成品糠醛。糠醛蒸汽中的醋酸，通过汽相中和，可生产结晶醋酸钠。制取糠醛后的水解残渣是纤维素和木素，可作燃料或肥料，也可进行第二次水解，使其中的纤维素转化成乙酰丙酸。酒精是利用针叶材为主的木屑和木片为原料，经稀酸水解得到的糖液，再通过发酵和蒸馏得到的。蒸馏后的余馏水中的戊糖、有机酸等营养成分可生产饲料酵母。同时，水解液中含有少量糠醛，还可回收生产糠醛。糠醛和酒精都是重要的化工原料，酵母可食用、药用或作饲料。三、木材水解的基本理论 1、水解方法木材水解方法主要有酸水解、酶水解、辐射化学水解等。 1.1多糖的酸水解是在酸性介质中进行的，氢离子作为反应的催化剂，多糖在酸性介质中，在一定的温度和氢离子浓度作用下，加水分解成单糖的过程，根据温度和氢离子浓度不同可分为：稀酸高压水解法、浓酸常压水解法和稀酸常压水解法。 1.2多糖的酶水解是指多糖在微生物的催化作用下，使多糖苷键断裂而进行加水分解的过程。 1.3辐射化学水解木材中多糖属于在电离辐射作用下能分解的高分子化合物，其解聚程度取决于系统辐射的能量。 2、木材水解的基本理论四、纤维质原料的水解 1、纤维素、半纤维素和木质素纤维素是由葡萄糖通过β-1，4糖苷键连接而成的聚合物，是一种结构上无分枝、分子量很大、性质稳定的多糖。其分子量可达几十万，甚至几百万。纤维素是构成植物细胞壁的主要成分，棉花、亚麻、稻麦秸秆、木材、玉米芯的纤维素含量分别为92~95%、80%、40~50%、40~50%、53%。在植物细胞壁中，纤维素总是和半纤维素、木质素等伴生在一起。半纤维是一大类结构不同的多聚糖的统称。构成半纤维素的成分有D-葡萄糖、D-甘露糖和D-半乳糖等己糖，及D-木糖、L-阿拉伯糖等戊糖以及糖醛酸等。常见的半纤维素分子有：D-木聚糖、L-阿拉伯聚糖-D-木聚糖、L-阿拉伯聚糖-D-半乳聚糖、L-阿拉伯聚糖-D-葡萄糖醛酸-D-木聚糖、D-半乳聚糖-D葡萄糖-D-甘露聚糖等。这些多聚糖的聚合度（DP）为60~200，直链或分枝。半纤维素与纤维素不同，它很容易水解，但由于它们总是交杂在一起，只有当纤维素也被水解时，才可能全部被水解。木质素是由苯基丙烷结构单元通过碳-碳链连接而成的具有三维空间结构的高分子聚合物。在用酸对纤维进行分级水解时，最后剩下的20~30%的非溶性残余物即为木质素，其性质极为稳定。木质素在纤维素周围形成保护层，使后者的水解变得很困难。　　2、纤维素的水解根据采用的方法不同可将纤维素的水解法分成三种：稀酸水解法、浓酸水解法和酶水解法。纤维素酸水解所用的酸为硫酸、盐酸和氢氟酸等强酸，水解反应式为：　　　　催化剂（C6H10O5）n+nH2O nC6H12O6 　（纤维素）（葡萄糖） 2.1无机强酸催化纤维素分解的机理酸在水中解离产生H+，H+与水构成不稳定的水合氢离子H3O+，当H3O+与纤维素链上的β-1，4糖苷键接触时，H3O+将1个氢离子交给该糖苷键上的氧，使它