木质素脱甲基化改性及其结构表征任务书

 2022-09-25 09:09

1. 1. 毕业设计(论文)的内容、要求、设计方案、规划等

我国石油资源十分短缺,已探明的原油、天然气储量仅占世界储量的2.4%和1.2%,人均石油资源为世界平均值的17.1%,人均天然气资源为世界平均值的13.2%,石油安全和能源安全的问题将越来越突出,成为制约我国经济发展的障碍。我国生物质资源丰富,利用荒山荒地发展能源植物,其生物质生产潜力达50 亿吨(干重)以上,大约相当于25 亿吨标准煤,为我国目前一次能源总消耗量的2倍左右。然而目前我国生物质转化制备能源与材料仅占一次能源消费的0.5%左右,与世界发达国家相比有很大差距。因此,加快我国农林生物质转化的前沿技术研究,开发生物质能源与材料产品,已成为我国能源多元化的战略选择。

木质素主要存在于大部分陆地植物裸子植物(针叶树类)和被子植物(阔叶树类和草本类植物)的细胞壁中,是一种以碳碳键和醚键随机聚合、无定形、带芳香环的网状聚合物。在植物中木质素与纤维素、半纤维素相互渗透,形成交互贯通的三维网状结构[1],其中木质素可以增加植物体的机械强度,起到支撑植物高大躯干的作用,是自然界含量仅次于纤维素的一类天然有机高分子聚合物[2],但相对于纤维素结构,木质素具有化学结构复杂性、大分子多分散性以及物理化学性质不均一性的特点。从而使这种产量巨大、可再生、可生物降解的天然有机高分子化合物至今尚未得到充分有效的应用。目前可用于工业原料的木质素主要是造纸工业的副产品(即制浆废液的回收产品),其中仅有百分之一用作水溶性木质素磺酸盐这种初级工业品,其余绝大部分仅仅作为燃料被烧掉,而且木质素的热值较低(只有27 MJ/kg)[3],并且燃烧之前需要预先进行脱水工作,因此,燃烧木质素作为能量的来源并不是一个木质素高附加值利用的有效途径。特别是在我国,由于非木浆造纸的比重较大(60%以上),每生产1 吨纸,造纸废液中就有大约0.5吨木质素排出,处理难度较大,使这一资源非但没有得到有效的利用,反而成为一大污染源。因此,木质素的深度、高价值利用不管是从资源的有效利用方面还是从解决环境污染问题的角度,都具有非常重要的意义。

多年来,许多科学工作者利用各种手段和方法对木质素的化学结构进行了大量的研究工作,虽然还没有完全确定其具体的结构,但已基本弄清了其主要组成和基团的结合方式,以及木质素和纤维素之间的连接方式[4]。一般认为,木质素主要含碳、氢、氧3种元素,质量分数分别约为60 %、6 %和30 %,此外还有0.67 %左右的氮元素[4]。但因来自不同的植物、不同的产地以及采用不同的分离方法,木质素的元素组成往往也会存在一些差别。

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2. 参考文献(不低于12篇)

[1] 蒋挺大.木质素.第二版.北京:化学工业出版社,2008: 208210.

[2] Jia, S.; Cox, B. J.; Guo, X.; Zhang, Z. C.; Ekerdt, J. G. Hydrolytic cleavage of β-O-4 ether bonds of lignin model compounds in an ionic liquid with metal chlorides. Ind. Eng. Chem. Res. 2011, 50, 849855.

[3] Adriaan, V. H. Converting a kraft pulp mill into an integrated forest products biorefinery. Pulp Pap. Can. 2006, 107 (6), 3843.

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