烟梗木质素与纤维素的分离及太赫兹图谱研究

论文摘要

本研究采用高沸醇溶剂的方法,用90 %左右的1,4-丁二醇溶液,对烟梗体内的木质素进行提取。在所选取因素水平内,利用正交设计,寻求分离提取烟梗木质素最佳条件。研究结果显示,选用浓度90 %的1,4-丁二醇溶液、使用催化剂C、温度为220℃及时间为120 min的条件下,木质素的产量最高。同时,也找到了另一个有效的催化剂A。由于催化剂C和催化剂A的催化剂能力相差不大,但因催化剂C的价格较高,因此,在实际的生产中推荐使用催化剂A。本研究首次采用激发波长785 nm的激光器,检测出了木质素的拉曼光谱,其检测条件为:功率0.5 mW,将散射光聚焦到样品上直径约1μm区域内,数据采集时间为100 s,测定范围3000 100 cm-1。检测功率不能超过4 mW,否则木质素就会被烧焦。同时也对其谱线做了归属,特别是在拉曼位移2048 cm-1中等强度的峰,该峰是一个异常的峰,本研究初步归属为低波数区域的组频和/或倍频。本研究首次采用太赫兹光谱系统,测定了木质素在0.32.0 THz频率区域太赫兹图谱,结果表明:木质素折射率曲线可以拟合成一条斜率为负的直线,但其吸收系数的曲线,可以拟合为一条斜率为正的直线,而且,不同分子量的木质素的斜率相差较大。本研究首次采用太赫兹光谱系统,测定不同方式处理的烟梗在0.31.5 THz之间的太赫兹图谱,结果显示:醇烟梗的折射率图谱在该频率区域,可以拟合成一条斜率为负的直线,其拟合方程为:Y =1.84857-5.23397E-14 X,但原烟梗、水烟梗以及膨胀烟梗却可以拟合成一条多项式方程,原因可能是醇烟梗中的木质素被提取出来后,致使醇烟梗的木质素含量很少,而其它三种烟梗中的木质素含量较高。同时,四种烟梗样品吸收系数,基本上都可以拟合成斜率为正的直线,但斜率相差较大。太赫兹实现技术在烟草化学中的应用,拓宽了一条研究烟草及卷烟制品的新方法、新途径。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 木质素的研究进展
• 1.2.1 木质素的制备
• 1.2.2 木质素的测定
• 1.2.3 木质素的结构
• 1.2.4 木质素的结构模型
• 1.2.5 木质素的性质
• 1.2.6 木质素的应用
• 1.3 烟梗的研究
• 1.4 太赫兹射线检测的基本原理、特性及应用
• 1.4.1 太赫兹射线检测的基本原理
• 1.4.2 太赫兹射线的基本特性
• 1.4.3 太赫兹射线技术的应用
• 1.4.4 太赫兹射线技术在烟草领域的应用
• 1.5 本研究的目的和意义
• 1.6 本研究的主要内容
• 1.6.1 烟梗木质素分离提取
• 1.6.2 烟梗木质素的激光拉曼光谱研究
• 1.6.3 木质素的太赫兹图谱研究
• 1.6.4 不同烟梗的太赫兹图谱研究
• 2 烟梗木质素的分离提取
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验材料与仪器
• 2.2.2 烟梗木质素提取工艺流程
• 2.2.3 实验指标的确定
• 2.2.4 因素水平的选取
• 2.2.5 分离提取方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 实验结果的直观分析与讨论
• 2.4 结论
• 3 烟梗木质素的表征和拉曼光谱研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 材料与方法
• 3.2.2 仪器设备
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 木质素红外光谱
• 3.3.2 木质素的紫外光谱
• 3.3.3 烟梗木质素分子量的测定
• 3.4 烟梗木质素拉曼光谱的研究
• 3.4.1 烟梗拉曼光谱的特性
• 3.4.2 拉曼选律
• 3.4.3 木质素拉曼光谱的测定
• 3.5 讨论
• 3.6 结论
• 4 烟梗木质素太赫兹光谱研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 太赫兹时域光谱装置
• 4.2.2 材料与方法
• 4.2.3 数据处理和理论
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 测定条件
• 4.3.2 烟梗木质素的太赫兹图谱
• 4.3.3 不同木质素样品的外貌特征与微区成分分析
• 4.3.4 讨论
• 4.4 结论
• 5 不同处理烟梗太赫兹图谱和微区成分分析
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 材料选取
• 5.2.2 样品的准备
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 烟梗的时域图与频域图
• 5.3.2 烟梗的折射率图与吸收系数图谱的研究
• 5.3.3 不同烟梗外貌形态图
• 5.3.4 不同烟梗的微区成分分析
• 5.3.5 讨论
• 5.4 结论
• 6 结论
• 6.1 分离提取木质素最佳条件
• 6.2 烟梗木质素拉曼光谱的研究
• 6.3 烟梗木质素的太赫兹图谱的研究
• 6.4 不同处理的烟梗太赫兹图谱的研究
• 参考文献
• 附录