中图分类号：X712 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2014）01-0052-04
　　Dissolved Performance of Wheat Straw in TEAc-DMSO System
　　ZHAI Shu-jin，CHEN Jian-qiang，LI Xiao-bao，YE Ju-di，SU Meng，YAN Wei，YU Ji，HONG Jian-guo
　　（School of Chemical Engineering， Nanjing Forestry University， Nanjing 210037， China）
　　Abstract： The effects of dissolution conditions of wheat straw in the tetraethylammonium chloride （TEAc）- dimethyl sulfoxide（DMSO） system were studied and characterized by FTIR and SEM. The results showed that under the temperature of 120℃， chloride concentration of 2.0 mol/L and dissolution time of 24h， the wheat straw in TEAc-DMSO system was best dissolved. Compared with the LiCl-DMSO system， the dissolution ratios of TEAc-DMSO system is better than that of LiCl-DMSO system under the same conditions. Difference of cation had significant influence on lignocelluloses dissolution.
　　Key words： wheat straw； TEAc-DMSO system； dissolved performance
　　收稿日期：2013-04-19
　　基金项目：国家公益性行业（林业）科研专项（201204803）；江苏高校优势学科建设工程资助项目
　　作者简介：翟姝瑾（1988-），女，湖北天门人，在读硕士研究生，研究方向为废弃物资源化利用，（电话）15261871868（电子信箱）
　　zsj885207@163.com；通讯作者，洪建国，男，教授，博士生导师，主要从事废弃物资源化利用研究，（电子信箱）hjgnj@yahoo.com.cn。
　　木质纤维资源是地球上最丰富、最廉价的可再生资源[1-3]。然而，木质纤维的复杂结构使其难以溶于普通溶剂，阻碍了对它的高效利用。溶解全组分木质纤维有助于木质纤维的全组分分离及在均相体系中的改性利用。
　　木质纤维素全溶体系主要包括由有机溶剂和盐组成的混合溶剂体系和离子液体体系两类[4]。离子液体的溶解效果较为理想，但成本偏高，回收再利用困难[5-7]，不适合于工业化生产和利用。与离子液体相比，有机溶剂和盐的混合溶剂成本低廉且容易得到，具有较好的工业化应用前景。目前文献报道的混合溶剂体系有TBAF-DMSO[8]、LiCl-DMSO[9]等。TBAF-DMSO体系能够快速溶解纤维素[10]，可以作为纤维素均相改性的体系，制备乙酰化、羧甲基化和苄基化等纤维素衍生物[8]。TBAF-DMSO体系也能实现植物细胞壁的全组分溶解[11]。LiCl-DMSO体系可以在温和条件下溶解纤维素和木质纤维[9]，也有报道利用该体系作为均相改性木质纤维的介质[12，13]。有文献报道TEAc-DMSO混合溶剂体系通过溶解纤维素纺丝和成膜[14]。但是，目前尚无TEAc-DMSO体系对木质纤维溶解性的研究报道。通过研究麦草在TEAc-DMSO体系中的溶解情况，探索TEAc-DMSO对麦草的溶解条件；并通过与LiCl-DMSO体系比较，初步探究TEAc-DMSO体系对麦草的溶解机理。
　　1 材料与方法
　　1.1 材料
　　2011年产麦草，来自安徽宿州；四乙基氯化铵（TEAc），分析纯，上海科丰化学试剂有限公司；氯化锂（LiCl），分析纯，南京化学试剂有限公司；二甲基亚砜（DMSO），分析纯，南京化学试剂有限公司。
　　Nicolet 6700傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR），美国Nicolet公司，固体KBr压片；DF-II集热式磁力加热搅拌器，金坛顺华仪器有限公司；Quanta 200环境扫描电子显微镜，美国FEI公司。
　　1.2 方法
　　1.2.1 麦草成分测定 测定方法：总纤维素依照GB/T2677.10-1995测定，木质素依照GB/T2677.8-1994方法测定，纤维素采用硝酸-乙醇法测定，灰分采用GB/T2677.3-1993方法测定，半纤维素=总纤维素-纤维素。结果见表1。
　　1.2.2 溶解试验 麦草粉碎后过100目筛，试验前在105 ℃烘箱中放置6 h至绝干。取烘干后的麦草1.5 g加入TEAc-DMSO或LiCl-DMSO体系中（DMSO质量均为40 g），置于250 mL圆底烧瓶中；在一定温度下于油浴锅中搅拌溶解若干小时。溶解结束后，用恒重后的G2砂芯漏斗抽滤，再用去离子水洗涤残渣3次，然后将洗涤后的盛有残渣的滤器在105 ℃的烘箱中烘干至恒重。

    溶解率计算公式如下：
　　溶解率=[（麦草质量-残渣质量）/麦草质量]×100%
　　探索TEAc-DMSO体系对麦草的溶解条件：在温度为80 ℃、盐浓度为0.5 mol/L条件下，研究溶解时间对麦草溶解率的影响；在盐浓度为0.5 mol/L、溶解时间24 h的条件下，研究溶解温度对麦草溶解率的影响；在温度80 ℃、溶解时间24 h的条件下，研究盐浓度对麦草溶解率的影响。
　　1.2.3 结果表征
　　1） 红外光谱分析（FT-IR）：利用KBr压片法制片，在片上均匀涂抹抽滤后的滤液，并在Nicolet 6700傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）上进行分析测试。
　　2）扫描电子显微镜（SEM）观察：溶解后的残渣用Quanta 200环境扫描电子显微镜观察其表面结构，并拍摄照片。
　　2 结果与分析
　　2.1 不同溶解条件对麦草溶解率的影响
　　在TEAc-DMSO和LiCl-DMSO体系中，分别研究溶解时间、溶解温度和盐浓度对麦草溶解率的影响，结果见表2。由表2可知，在TEAc-DMSO体系中，随溶解时间增加，在16 h之后溶解率出现小幅下降，原因可能是溶液中未溶解的木质纤维呈现出多孔结构，吸附了已经溶解的木质纤维组分。当溶解时间超过20 h时，吸附率开始增加。但是，溶解时间增加并未使溶解率持续增加：当溶解时间过长，溶解率有所下降。可能由于溶解时间过长，未溶解的木质纤维结构对溶解有较大影响。当溶解时间为24 h时，溶解率较高。
　　随着温度的不断升高，麦草在TEAc-DMSO体系中的溶解率呈逐渐上升趋势。当温度从120 ℃升高到140 ℃时，溶解率从23.71%快速升高到52.07%。比较在120 ℃和140 ℃时的溶液状态（图1）可以发现，在120 ℃时，溶解后的溶液为透明溶液；当温度升高到140 ℃时，溶液颜色较深，呈不透明状。说明当温度升高到140 ℃时，麦草的化学组分发生了氧化，木质素在此时可能产生醌式结构的生色基团。此外，麦草在TEAc-DMSO体系中的溶解率随盐浓度的升高表现出先升高后降低的趋势。当盐浓度为2.0 mol/L时，溶解率达到最大值25.39%。 (责任编辑：南粤论文中心)转贴于南粤论文中心: http://www.nylw.net(代写代发论文_毕业论文带写_广州职称论文代发_广州论文网）