杨木自催化乙醇制浆木素在纤维微区迁移及表面吸附的机理研究

乙醇制浆是目前无污染制浆中最具工业化实现前景的方法，具有高附加值的乙醇木素成为生物质精炼的理想原料，但制浆过程中乙醇木素极易在纤维表面吸附，造成卡伯值升高，增加漂白药品用量，减少乙醇木素提取量。项目深入剖析在制浆过程中杨木乙醇木素在不同渗透作用下，在纤维微区上的迁移规律，其后探讨杨木乙醇木素在纤维表面吸附的机理。首先研究不同蒸煮条件对乙醇蒸煮液渗透作用影响，接着探讨乙醇木素在纤维局部的迁移规律，研究不同结构类型木素迁移顺序、难易程度和量多少，进而采用模拟底物的方法探讨不同结构类型木素吸附的速度、顺序、吸附程度及解吸的可能性。通过研究，揭示杨木乙醇木素迁移规律，阐明其在纤维表面吸附的机理，为杨木乙醇制浆工艺优化和杨木乙醇木素的高效提取提供理论基础和工艺指导。研究方法能够为同类型原料乙醇制浆的工艺和乙醇木素提取研究提供研究思路。

乙醇制浆是目前无污染制浆中最具工业化实现前景的方法，具有高附加值的乙醇木素成为生物质精炼的理想原料，但制浆过程中乙醇木素极易在纤维表面吸附，造成卡伯值升高，增加漂白药品用量，减少乙醇木素提取量。项目深入剖析在制浆过程中杨木乙醇木素在不同渗透作用下，在纤维微区上的迁移规律，其后探讨杨木乙醇木素在纤维表面吸附的机理。通过研究揭示了木素微区分布规律：木素在杨木纤维细胞微区的浓度分布规律是细胞角隅（CC）＞胞间层（ML层）＞次生壁（S层），其中CC细胞角隅体积分数约占6%，ML胞间层体积分数约占12%，S2层体积分数约占70%。通过Mn标记半定量法揭示了木素迁移过程三个阶段。并从木素分子结构层面深入探索木素迁移及吸附规律，黑液木素的分子量降低非常迅速，迁移的木素来源于木素大分子的化学键断裂而溶出的小分子木素，造成黑液木素分子量显著降低，此阶段发生大量的化学键的断裂。从C-O类芳香环含量和分子量大小分析，木素迁移过程中，C-O键发生断裂，从纸浆到黑液，断裂程度依次加。通过模拟吸附，证实物理吸附和化学吸附同时存在，物理吸附机理类似于多孔性材料或者丝毛状材料的吸附行为，属于对木素暂时性保留，通过简单洗涤就能实现脱附。提出反吸附和控制方案，不同表面活性剂对木素吸附具有不同的抑制作用。且通过超临界CO2强化杨木乙醇自催化制浆能避免吸附行为研究，发现未洗涤的SIEP浆料与清洗过的TAEP表面洁净程度基本相同。同时在达到同样的脱木素量及纸浆性能条件下，SIEP能够将传统自催化乙醇制浆温度降低20℃。.通过本项目研究，揭示杨木乙醇木素迁移规律，阐明其在纤维表面吸附的机理，为杨木乙醇制浆工艺优化和杨木乙醇木素的高效提取提供理论基础和工艺指导。