木质素磺酸盐的化学结构与热解特性

doi:10.3969/j.issn.0253-2417.2014.02.004

林产化学与工业 ›› 2014, Vol. 34 ›› Issue (2): 23-28.doi: 10.3969/j.issn.0253-2417.2014.02.004

木质素磺酸盐的化学结构与热解特性

李计彪, 武书彬, 徐绍华

华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室, 广东广州 510640

收稿日期:2013-04-01 出版日期:2014-04-25 发布日期:2014-04-26
通讯作者: 武书彬（1965-），男，教授，博士生导师，主要从事生物质高效利用与转化、二次纤维利用新技术等的研究；E-mail：shubinwu@scut.edu.cn。 E-mail:shubinwu@scut.edu.cn
作者简介:李计彪（1988-），男，湖北荆州人，硕士，主要从事生物质高效利用与转化的研究；E-mail：lijibiao20101226@163.com
基金资助:
国家自然科学基金资助项目（31270638）；国家重大基础研究课题（2013CB228101）

Chemical Structure and Thermochemical Property of Lignin Sulfonate

LI Ji-biao, WU Shu-bin, XU Shao-hua

State Key Laboratory of Pulp and Paper Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China

Received:2013-04-01 Online:2014-04-25 Published:2014-04-26

摘要/Abstract

摘要： 以木质素磺酸钙（Ca-Ls）为原料，运用元素分析、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）手段对其化学结构和性能进行表征，利用热重分析法（TG）和热解-气相色谱/质谱联用（Py-GC/MS）技术研究木质素磺酸钙的热裂解特性。研究发现：木质素磺酸盐相对于草本类木质素具有较低的碳含量及氮含量，较高的硫含量；木质素磺酸钙含有较丰富的愈创木基（G型）与紫丁香基（S型）结构单元；木质素磺酸钙热解分为4个阶段，主要热解温度范围为150~450℃；升温速率为10、20、30 ℃/min时，热失重微分曲线上最大失重峰向高温迁移，同时随着升温速率的增大，木质素磺酸钙热解时样品颗粒达到热降解所需温度的响应时间变短，木质素磺酸钙热分解速率增大，从而改变了木质素发生热降解反应的进程。

关键词: 木质素磺酸钙, 红外光谱, 热重法, 热解-气相色谱/质谱

Abstract: Calcium lignosulfonate (Ca-Ls) was selected as the raw material. Its chemical structure and property were characterized by means of elemental analysis and Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR). The pyrolysis characteristics were also analyzed by thermal gravimetric analysis (TG) and pyrolysis-gas chromatography combined with mass spectrometry (Py-GC/MS). The results showed that: 1) Ca-Ls had a lower carbon and nitrogen content and higher sulfur content than lignin from herbal wood; 2) Ca-Ls contained rich guaiacyl (G-type) and syringyl (S-type) structure unit; 3) the pyrolysis of Ca-Ls was divided into four stages, and the main pyrolysis temperature range was 150-450 ℃; 4) when heating rate was 10, 20 and 30 ℃/min, the biggest weight loss peak on the DTG curves migrated to higher temperature, meanwhile, as the heating rate increased, the response time for sample particles to reach the desired pyrolysis temperature became shorter. Thus the thermal decomposition rate increased and the process of thermal decomposition of Ca-Ls was changed.

Key words: calcium lignosulfonate (Ca-Ls), FT-IR, TG, Py-GC/MS

中图分类号:

TQ35

李计彪, 武书彬, 徐绍华. 木质素磺酸盐的化学结构与热解特性[J]. 林产化学与工业, 2014, 34(2): 23-28.

LI Ji-biao, WU Shu-bin, XU Shao-hua. Chemical Structure and Thermochemical Property of Lignin Sulfonate[J]. Chemistry and Industry of Forest Products, 2014, 34(2): 23-28.

参考文献

[1] 朱清时.化学的绿色化和绿色植物的化学转化[J].世界科技研究与发展, 1998, 20(2):12-17.
[2] BUDRAT P, SHOTIPRUK A.Enhanced recovery of phenolic compounds from bitter melon (Momordica charantia) by subcritical water extraction[J].Separation and Purification Technology, 2009, 66(1):125-129.
[3] RESENDE F L P, SAVAGE P E.Kinetic model for noncatalytic supercritical water gasification of cellulose and lignin[J].AIChE Journal, 2010, 56(9):2412-2420.
[4] CHENG Le-ming, YE X P, HE Rong-hai, et al.Investigation of rapid conversion of switch-grass in subcritical water[J].Fuel Processing Technology, 2009, 90(2):301-311.
[5] 隋鑫金.工业木质素催化液化制备酚类化学品的研究[D].广州:华南理工大学博士学位论文, 2011:108-118.
[6] 徐绍华, 武书彬, 尉慰奇.桉木三组分在高温热水预处理及酶解糖化中的规律研究[J].林产化学与工业, 2013, 33(1):22-27.
[7] MATSUNAGA M, MATSUI H.Super-rapid chemical conversion of sugi wood by supercritical and subcritical water treatment[J].Journal of the Japan Wood Research Society, Mokuzai Gakkaishi, 2004, 50(5):325-332.
[8] SASAKI M, GOTO M.Conversion of biomass model compound under hydrothermal conditions using batch reactor[J].Fuel, 2009, 88(9):1656-1664.
[9] 郭艳, 魏飞, 王垚, 等.应用裂解气相色谱对生物质快速裂解反应条件的研究[J].燃料化学学报, 2000, 28(5):415-419.
[10] YUAN X Z, TONG J Y, ZENG G M, et al.Comparative studies of products obtained at different temperatures during straw liquefaction by hot compressed water[J].Energy & Fuels, 2009, 23(6):3263-3267.
[11] FAHMI R, BRIDAGWATER A V, THAIN S C, et al.Prediction of Klason lignin and lignin thermal degradation products by Py-GC/MS in a collection of Lolium and Festuca grasses[J].Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 2007, 80(1):16-23.
[12] DEL RÍO J C, GUTIÉRREZ A, RODRÍGUEZ I M, et al.Composition of non-woody plant lignins and cinnamic acids by Py-GC/MS, Py/TMAH and FT-IR[J].Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 2007, 79(1/2):39-46.
[13] LV Gao-jin, WU Shu-bin.Analytical pyrolysis studies of corn stalk and its three main components by TG-MS and Py-GC/MS[J].Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 2012, 97:11-18.
[14] 娄瑞, 武书彬, 吕高金, 等.草本类木素的化学结构与热化学性质[J].华南理工大学学报:自然科学版, 2010, 38(8):1-6.
[15] LOU Rui, WU Shu-bin, LV Gao-jin.Fast pyrolysis of enzymatic/mild acidolysis lignin from moso bamboo[J].Bioresources, 2010, 5(2):827-837.
[16] 赵建玲, 张越, 崔宝秋.L-磺基丙氨酸的电化学合成及应用[J].河北师范大学学报:自然科学版, 2000, 24(3):3601-3643. 本刊信息

木质素磺酸盐的化学结构与热解特性

Chemical Structure and Thermochemical Property of Lignin Sulfonate

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

关于本刊

投稿指南

在线期刊

相关单位

联系我们

[1]	江明珠, 韩邦兴, 颜辉, 贾俊强, 屠洁, 马永昆. 便携式近红外光谱仪快速无损鉴别霍山石斛枫斗和河南石斛枫斗[J]. 林产化学与工业, 2017, 37(5): 101-106.
[2]	李水芳, 付红军, 马强, 单杨. 构建三种木本油料植物种子含油率NIR通用模型的可行性研究[J]. 林产化学与工业, 2017, 37(4): 137-142.
[3]	刘磊, 蒋丽红, 杨晨, 王亚明, 宋湛谦, 沈明贵. 非等温热重法研究12-溴代脱氢枞酸甲酯热解动力学[J]. 林产化学与工业, 2017, 37(3): 101-106.
[4]	吴珽, 房桂干, 梁龙, 林艳, 熊智新. 四种算法用于近红外测定制浆材材性的对比研究[J]. 林产化学与工业, 2016, 36(6): 63-70.
[5]	梁龙, 房桂干, 崔宏辉, 吴珽, 张新民, 赵振义. 近红外光谱结合支持向量机快速识别树种[J]. 林产化学与工业, 2016, 36(1): 55-60.
[6]	崔宏辉, 房桂干. 一种基于近红外光谱判别木材属种的方法[J]. 林产化学与工业, 2015, 35(6): 96-100.
[7]	劳万里, 李改云, 秦特夫, 黄洛华. 红外光谱结合多元线性回归法快速测定木塑复合材料中木粉含量[J]. 林产化学与工业, 2015, 35(3): 20-26.
[8]	王荥, 周鑫, 徐勇, 勇强, 余世袁. 全细胞催化制备单糖酸及其鉴定[J]. 林产化学与工业, 2014, 34(5): 22-26.
[9]	刁松锋, 邵文豪, 栾启福, 董汝湘, 姜景民. 无患子果皮皂苷含量近红外光谱检测研究[J]. 林产化学与工业, 2014, 34(5): 91-96.
[10]	徐春明, 王英英, 李婷, 庞高阳, 李丹. 银杏叶总黄酮的微波提取及生物利用度研究[J]. 林产化学与工业, 2014, 34(4): 131-136.
[11]	叶结旺;于红卫;槐敏;杨宗武;范祥. 油茶饼粕的苯酚液化及产物的结构表征[J]. 林产化学与工业, 2012, 32(2): 37-42.
[12]	车勇;李松涛;张永清;周凤琴. 酸枣不同部位的红外光谱分析[J]. 林产化学与工业, 2012, 32(2): 117-120.
[13]	秦谊;龚加顺;张惠芬;何静;张水花;周红杰;李宝才. 普洱茶茶褐素提取工艺及理化性质的初步研究[J]. 林产化学与工业, 2009, 29(5): 95-98.
[14]	黄安民;焦淑菲;任海青;相玉红;张卓勇. 支持向量机结合近红外光谱法测定杉木木质素的含量[J]. 林产化学与工业, 2009, 29(5): 1-5.
[15]	方红霞;吴强林;张雷. 液化木质素磺酸钙基环保酚醛胶黏剂的合成[J]. 林产化学与工业, 2009, 29(4): 92-96.