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两亲化合物组分分离稻草原料的研究 文献综述
一、引言
稻草是一种来源广泛、价格低廉可再生能源生物质能源,是我国制浆造纸产业的重要原料。但由于禾草类原料自身结构特点,传统的草类原料制浆存在许多缺点。如:由于稻草中的灰分含量高,主要成分是二氧化硅,含量10%以上[[1]]。在碱法纸浆过程中形成Na2SiO3,溶于碱法废液中,使得黒液粘度升高,给黑液的浓缩、燃烧、苛化带来困难,使得黑液中的主要成分:木素和无机物不能得到充分的利用。并且造成设备的结垢,使传热系数降低,设备运行成本增加。目前,我国的制浆造纸产业草类原料制浆仍采用烧碱法蒸煮,蒸煮温度高(150℃左右),对稻草的半纤维素、木质素的结构影响较大。因此寻求新的化学药品在缓和条件下进行组分分离,提高分离草类原料的木质素、纤维素、半纤维素的分离效率和组分的高值化利用,降低生产能耗、污染成为近年来研究的方向。
二、草类原料生物结构特点
纤维细胞是禾草类原料最主要的细胞,含量较低,约在40%-70%,杂细胞含量高。从微观结构上看,纤维素构成纤维细胞壁的骨架,半纤维素和木质素作为“填充剂”存在于其中。应指出这三大成分在细胞壁中是以绕细胞腔交替排列的同心圆存在的,并且木质素与碳水化合物(纤维素与半纤维素)之间不仅存在物理氢键的连接,而且存在化学键的链接,主要是苄基醚键、苯基糖甙键、苯甲酯键及缩醛键[[2]],构成木质素碳水化合物复合体,给制浆过程组分分离带来困难。
三、稻草主要组分的利用价值
稻草原料的主要化学成分是指原料中的纤维素、半纤维素、木质素三种成分。下面列举了目前对三个组分利用情况。
- 维素的利用价值
纤维素是由beta;-D吡喃型葡糖糖通过1-4苷键连接而成的线性高分子化合物。纤维素有多种利用方式,主流的是作为制浆造纸的原料,传统的制浆造纸厂通过烧碱蒸煮去除原料中的木质素,保留纤维素和半纤维素。近年来相关学者通过研究开发出了许多利用纤维素的方法。比如利用纤维素生产化纤浆粕、乙醇[[3]]、乳酸等。总的来说,纤维素是一种利用价值很高的植物组分,不管是在传统的制浆造纸领域,还是新兴的生产高附加值产品的领域[[4]]。
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