生物質(zhì)纖維組分高效分離與多尺度纖維制取工藝

呂萬萬

（青島大學(xué)，山東 青島 266071）

1 引言

木質(zhì)纖維素來源豐富，應(yīng)用范圍廣闊，是生物質(zhì)資源的生產(chǎn)和利用的重要方向。研究表明，非木材類原料如農(nóng)業(yè)殘留物可以成功地用于制漿和造紙工業(yè)[1,2]，作為世界第二大產(chǎn)棉國，我國具有豐富的棉稈資源可供紙漿使用；另外由于充足的供應(yīng)和出色的性能，從木質(zhì)纖維素生物質(zhì)中分離出的天然纖維素纖維在紡織和增強(qiáng)復(fù)合材料領(lǐng)域變得越來越受歡迎[3,4,5]。微纖維素和納米纖維素纖維更是生物醫(yī)學(xué)、電子設(shè)備、建筑等其他領(lǐng)域的熱門材料[6]。因此通過快速有效的方法從生物質(zhì)中分離制備多尺度的纖維素纖維對多個領(lǐng)域具有重要意義。

木質(zhì)纖維素生物質(zhì)具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，由三個主要的成分組成，即纖維素，半纖維素和木質(zhì)素[7]。其中纖維素、半纖維素是碳水化合物，木質(zhì)素的化學(xué)結(jié)構(gòu)和分布更為復(fù)雜，是由苯基丙烷結(jié)構(gòu)單元通過醚鍵和碳-碳鍵連接起來的復(fù)雜高分子聚合物，與果膠等物質(zhì)一起作為填充劑和粘合劑存在于細(xì)胞壁的微細(xì)結(jié)構(gòu)之間[8]。因此木質(zhì)素-碳水化合物（LCC）連接鍵是纖維分離過程中的難點(diǎn)與關(guān)鍵[9]。目前常用的纖維分離提取方法有化學(xué)法、物理法、生物法以及多種方法聯(lián)用技術(shù)。

2 分離方法

2.1 化學(xué)分離方法

生物質(zhì)纖維化學(xué)法分離提取是在多環(huán)境條件協(xié)同作用下使用相應(yīng)的化學(xué)試劑溶解或降解非纖維素成分，保留纖維素成分并使纖維之間達(dá)到一定分散程度的過程。傳統(tǒng)的麻纖維脫膠[10]和造紙制漿工程就是采用化學(xué)方法進(jìn)行處理的過程。……