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1、 质量等于利润。 管理思想家汤姆彼得斯 生 技 特 意 木质素的提取及其加工产品 吴英亮 木质素是植物界仅次于纤维素的最 丰富的天然高分子聚合物， 是细胞壁的 主要成分之一， 它在木材中的含量为 20%40%， 在禾本科植物中的含量为 15%25%。 苯基丙烷单元通过醚键和碳碳键相 连接，构成了三维立体结构的木质素。 工 业木质素主要是指木质素磺酸盐、 硫酸 盐木质素和碱木质素。 一、木质素的组成与结构 依来源不同， 木质素的物理性质有 些差异， 分离的磨木木质素是淡黄色的 粉末， 用克拉森法获得的硫酸木质素是 黄褐色粉末，从硫酸盐法黑液经酸化、沉 淀分离， 得到的硫酸盐木质素或硫木质 素是一
2、种棕色无定型粉末， 在电子显微 镜下观测为球状或块状。 木质素是天然 高分子聚合物，其分子量分布不均，分子 量分布从几百到几百万， 平均分子量通 常在33004120之间，不溶于水，也不能 水解为单个木质素单元， 能溶于二氧六 环、二甲亚砜、甲酰胺、四氢呋喃、吡啶、 二氯乙烷等，碱木质通常能溶于水。 木质 素在常温下稍显脆性， 具有玻璃态转化 性质，其软化温度与木质素的分子量、含 水率及来源相关， 绝干木质素的软化温 度在127193。 木质素结构中含有多种官能团，影 响其化学性质的官能团主要有甲氧基、 酚羟基、苯甲氧醇基和羰基。 所以木质素 能发生多种化学反应， 如发生在苯环上 的卤化、硝化
3、和氧化反应，发生在侧链的 苯甲醇基、芳醚键、烷醚键上的反应，所 发生的化学反应类型主要有亲电取代反 应、亲核取代反应、氧化还原反应和显色 反应。 二、木质素的化学改性 为了使木质素得到广泛的应用，需 117 将良品率预定为85%，那么便表示容许15%的错误存在。 质量管理大师菲利普克劳斯 生 技 特 意 对木质素进行化学性质的调变， 其中碱 木质素化学改性的方法通常有三种：碱 木质素胺化、碱木质素磺化、碱木质素环 氧乙烷化。 在碱木质素化学改性方法中 以碱木质素的磺化改性最为常见。 碱木 质素的磺化改性分为三种类型。 一是酸性磺化。 酸性亚硫酸盐蒸煮 脱木质素磺化反应， 主要发生在不饱和 侧链
4、的碳原子上。 二是中性磺化。 中性亚硫酸盐蒸煮 脱木质素磺化反应， 主要发生在不饱和 侧链的碳原子上。 三是碱性磺化。 碱性亚硫酸盐蒸煮 脱木质素磺化反应与碱木质素碱性磺化 相似，先是OH-与木质素进行碱性水解， 木质素酚羟基离子化， 创造SO2磺化条 件，然后与离子进行磺化反应，在木质素 不饱和侧链的碳原子上引入磺酸基。 碱木质素经改性后， 其物理化学性能得 到很大的改善。 根据用户的要求， 有时还要对木质 素磺酸盐做进一步的化学改性， 其中主 要方法有氧化法、 缩聚法和接枝共聚法 等。 氧化法。 以木质素磺酸钙为原料，在 碳酸钠的作用下转化为易溶于水的钠 盐，再进行氧化改性，研制出一种水煤
5、浆 添加剂用于大同煤制浆， 使煤浆的流变 性和稳定性有了明显改善。 缩聚法。 木质素磺酸盐与甲醛的缩 合反应， 结果表明缩合反应可提高木质 素磺酸盐的吸附法和分散性。 接枝共聚法。 木质素磺酸盐可以与 多种原料发生接枝共聚反应， 如乙烯基 单体、环氧化物、栲胶、腐植酸等。 三、木质素的用途 木质素是具有广泛用途的重要天然 有机资源，其利用方式有两种：一是通过 化学或生物方法将木质素降解为小分子 后，用做化工原料；二是以大分子形式直 接利用。 木质素分子结构中含有多种活 性基团， 在土壤中被微生物缓慢降解后 可转化为腐殖质， 对土壤脲酶活性有一 定的抑制作用，能促进植物生长，可改良 土壤，还可作
6、为有机微量元素肥料使用。 木质素可用于石油工业中的稠油降黏 剂、高温调节剂、油水混凝剂、双效堵水 剂、泥浆降滤失剂等。 木质素在水泥及混 凝土工业中可用于混凝土减水剂、 化学 灌浆材料等。 木质素是苯环的化合物，存 在许多酚型和非酚型的结构， 在传统的 酚醛树脂、脲醛树脂、环氧树脂生产中就 可用木质素来代替酚进行，降低了成本， 还提高了胶黏强度。 经聚乙烯和酚醛树 脂改性的木质素磺酸盐， 可用于生产胶 合板、刨花板、玻璃纤维板和无机绝热材 料等。 在冶金及金属工业中，木质素可用 于生产砂模和干燥砂模的补助黏合剂、 壳型压模、气体形崩解剂、沙流动性改善 剂， 制造防锈剂、 缓蚀阻垢剂和磨削液 等
7、。 在印染工业中，木质素可用做分散染 料、阴丹士林染料、偶氮染料的分散剂和 均染剂。 因此，木质素将在农林、石油、冶 金、染料、水泥和混凝土工业及高分子材 料工业上具有广泛的应用前景。 - 3 118 产品质量是生产出来的，不是检验出来的。 美国质量管理大师威廉戴明 生 技 特 意 四、从植物中提取木质素 生产原料 植物或农林废弃物。 生产工艺 因采用的溶剂不同， 生产的方法有 很多种， 常见的是酒精提取法和水溶助 溶提取法。 1.酒精提取法 生产工艺 农林废弃物粉碎后， 被中压蒸气加 热到230左右，蒸爆15min，然后迅速 泄压，爆碎后的农林废弃物，用水抽提， 可溶物主要为半纤维素， 可用
8、于进一步 提取木糖或糖醛。 水抽提的不溶物为木 质素和纤维素。 再用酒精对水抽提进行 抽提， 可溶物为木质素， 不溶物为纤维 素。 粗提的木质素经提纯精制后，得商品 木质素。 该工艺的关键设备是水蒸气蒸爆 机，它由加料部分、蒸馏部分、物料输送 部分和泄压部分组成。 2.水溶助溶提取法 生产工艺 粉碎的植物原料，用40%50%的苯 磺酸盐蒸煮， 使植物的木质素溶出，过 滤，滤液注入水中，溶解木质素又沉淀出 来，经提纯精制后，得商品木质素。 该方 法特别适用于阔叶木及一年生植物。 五、 由硫酸盐法草浆黑液中提取木 质素 生产原料 硫酸盐法草浆黑液、锅炉烟道气。 生产工艺 草浆黑液过滤后， 通入经除
9、尘增湿 的锅炉烟道气（含约5%的CO2），在60 70下，液化至溶液的pH达4.55.0 ，硫 酸盐木质素从黑液中析出， 停止通烟道 气。 经过滤、水洗、干燥，即得商品木质 素。 每吨浆黑液中可提取200300kg硫 酸盐木质素，收率80%以上。 六、由碱法草浆黑液提取木质素 生产原料 碱法草浆黑液、氧化钙。 生产工艺 在6090下，向碱法草浆黑液中加 入氧化钙饱和溶液， 当pH值降到9.5 7.0时，木质素沉淀析出，经过滤、洗涤、 干燥、 即得商品木质素， 收率达90%以 上。 生产厂家 延边石岘白麓纸业股份有限公司， 牡丹江轻工业公司。 七、 由亚硫酸盐法纸浆黑夜提取木 质素磺酸盐 生产原
10、料 亚硫酸盐法纸浆黑液，石灰乳。 生产工艺 向亚硫酸盐法纸浆黑液中加入石灰 乳，除去废水中的亚硫酸钙后，经浓缩、 提纯精制、喷雾干燥，得木质素磺酸钙。 生产厂家 淄博宜龙化工有限公司， 延边石岘 白麓纸业股份有限公司， 牡丹江塑化有 限责任公司， 灞桥区新光塑料电解材料 119 企业的成功靠团队，而不是靠个人。 管理大师罗伯特凯利 生 技 特 意 厂，西安市未央区钡盐化工厂，西安市三 金化工厂，岳阳市白银化工厂，牡丹江市 红林化工有限责任公司， 昌图县万岭助 剂厂，河南省安阳市助剂厂等。 八、木质素醇醚非离子表面活性剂 木质素醇醚非离子表面活性剂是从 木质素出发合成的一种新的表面活性 剂，在水
11、中不生成离子。 对酸和碱都比较 稳定。可用于乳化剂、润湿剂、洗涤剂。也 可用做印染固色剂和矿石浮选剂等。 生产原料 木质素，氢氧化钠，环氧氯丙烷，在 76下反应4h，得到不溶于酸、碱和水的 木素醚中间体。 将上层清液去除，用水洗 涤，用于下步合成。 第二段合成木质素醇 醚， 将制得的木素醚与正丁醇按比例混 合，反应制得的产物用水溶解，抽提，去 除未反应的木素醚， 再用丙酮洗涤，干 燥，得产品。 说明 利用造纸废液中的木质素为原料进 行改性合成醇醚非离子表面活性剂是新 研发的木质素应用领域， 该工艺将造纸 废液转变为具有较好应用前景的化工产 品，减少了环境污染，具有较好的应用前 景。 九、香草醛
12、（香兰素） 香草醛，又名香兰素，是一种香料， 同时也是生产血管扩张剂甲基多巴和治 疗帕金森氏病药物多巴 （3,4-二羟基苯 丙氨酸）的原料。 香草醛的下游产品主要 有香味比香草醛更好、 更强的乙基香草 酸，有杀菌作用的香草酸酯香料，用于合 成麻醉剂帕帕倍森（papaverrine），用做皮 革厂消毒剂的香草酰胺， 可作为合成纤 维原料的原儿茶酸和医药工业重要中间 原料的紫丁香醛。 生产原料 碱法造纸黑液， 亚硫酸钠， 三氯化 铁，丁醇或苯。 生产方法 将碱法造纸黑液抽滤，弃去滤渣，取 滤液用无机铵盐饱和溶液处理，使pH降 低到9.57.0，黑液和（NH4）2SO4饱和溶 液之比为1.07511
13、5， 在温度为60 90处理， 得木质素中间物， 得率达 95%。 将提取的木质素中间物，按质量比1 1加入磺化剂NaSO3，并加入适当的氧 化剂FeCl3 ，在 pH为912时，水浴恒温 9498，反应2h得磺化木质素盐。 以制得的木质素磺酸盐为原料，在 碱性条件下， 通入空气氧化0.75h，40 时水解，在反应液中，通常香兰素含量为 57g/L， 然后用丁醇或苯萃取， 再经精 制，得产品香兰素。 说明 本工艺是从碱法造纸黑液出发生产 香兰素，工艺流程较长，如果直接以木质 素磺酸盐为原料，则工艺流程较短，产率 较高。 生产厂家 江阴市顾山精细化工厂， 上海申宝 香料实业公司，天津市第二香料厂，西安 市秦岭化工厂， 广州百花香料股份有限 公司等。 120
