摘要
随着国家工业的快速发展，资源短缺以及环境污染已成为关注的重点。木质纤维素作为地球上储量丰富、可再生和可降解的生物资源，可以替代短缺的化石能源，用以弥补资源短缺和缓解环境压力。木质纤维素主要由纤维素、半纤维素和木质素三大部分组成，组分之间由于复杂的化学键和多维结构形成了生物质抗解聚屏障，为木质纤维素组分分离和高附加值利用带来挑战。传统的预处理方法存在分离效率低、工艺繁琐且污染环境等不足。 基于上述背景，本文采用低共熔溶剂(DESs)预处理黄竹基木质纤维素，研究DESs的结构和预处理工艺对黄竹各组分分离以及后续应用的影响，并分析预处理前后黄竹的结构变化和分离得到的纤维素及木质素的结构，为木质纤维素组分的高附加值利用奠定基础。本论文的研究重点如下： （1）构建季铵盐类、胆碱类、氨基酸类和酚类四种DES体系，测定不同DESs的密度与粘度、木质素的溶解度，利用Kamlet-Taft溶剂化显色参数分析不同DESs的极化性、氢键酸度和氢键接受能力，进而关联溶剂性质和木质素溶解度。结果表明：通过羧基和羟基等基团的引入，能提高DESs对木质素的溶解能力；DESs的氢键酸度值越大，DESs溶解木质素的能力越强；优选的新型EaCl-Res DES具有较高的氢键酸度值(α=1.469)，存在的酸性质子、Cl-及羟基能与木质素的官能团（羟基、羰基和羧基）之间形成强氢键作用，从而增加木质素在EaCl-Res DES中的有效溶解，溶解度达到12.58wt%；酚基DES的热稳定性好，分解温度高于194度。 （2）以木质素脱除率为切入点，将制备得到的四类DES体系用于黄竹的组分分离研究，EaCl-Res DES具有最好的木质素脱除效果(95.38%)。DESs的K-T溶剂化参数和木质素脱除率关联结果表明：氢键酸度值(α)越大的DESs预处理木质纤维素的效果越好。系统考查预处理温度、时间和DES摩尔比等因素对黄竹预处理效率的影响，得出较佳的预处理工艺条件为：EaCl-Res (2∶1)在140℃下预处理黄竹4 h，纤维素的保留率为88.64%，木质素的脱除率为95.38%，酶解糖化过程中葡萄糖产率达到61.34%。 （3）将酚基DESs预处理分离得到的木质素进行FT-IR、SEM、2D-HSQC表征，表明分离得到的木质素是一种典型的H-G-S木质素，且存在大量的羟基官能团。该木质素用于亚甲基蓝的吸附实验，结果表明木质素对含亚甲基蓝的染料废水的平衡吸附量为85.9mg/g；拟二级动力学模型可以描述木质素对亚甲基蓝的吸附过程；通过Langmuir模型拟合吸附等温线，表明吸附过程为单分子层吸附；结合FT-IR分析吸附机理，表明木质素通过静电作用、氢键作用、π-π作用吸附亚甲基蓝。
NETL