微波液化竹渣的表征及其在纳米纤维素纤维制备中的潜在用途

摘要：对大粒径（20-80目）的竹原料进行微波液化处理，将液化产物分离为生物多元醇和液化残渣。首先通过气相色谱质谱（GC-MS）分析生物多元醇，主要成分是具有2-4个羟基的糖衍生物和衍生自木质素的酚类化合物。收集残留物并评估其在纳米原纤化纤维素纤维生产中的潜在用途。结果表明，液化残渣含量及其理化性质随粒径，液化温度和反应时间而变化。还发现，在本研究中具有最小残余物含量的液化反应的残余物仍显示出跟踪的纤维结构，其中剩余的纤维素与再凝结的木质素连接。使用漂白和酸水解处理的组合从残余物中提取纯白色纤维素纤维，产率为65.61％。纳米原纤维通过给予纯化的纤维素纤维进行高强度超声处理，产生纤维素纤维。得到的纳米原纤化纤维素纤维的直径范围为4-18nm，长度为550nm或更长，这表明从液化竹残渣中获得的纳米纤维在增强聚合物基质材料方面具有很大的潜力。从液化残留物中成功分离出纳米原纤化纤维素纤维，这是一种新方法，可以充分利用液化竹子来增值绿色产品。

关键词：竹子，微波液化，残留物，纳米纤维化纤维素纤维，表征

引言

生物质因其可再生性，易降解性和可用性而被广泛认为是重要的原料。根据Perlack和Stokes的说法，目前生物质资源的可用量每年约为林地和农田的1.37times;109干吨.1最近，生物质在生物能源或生物化学品中的利用引起了极大的关注.用于生物多元醇或生物基聚合物的生产，热解和液化是两种常见的途径。然而，液化在将生物质转化为有价值的产品方面具有更大的潜力，因为与热解相比，其具有温和的反应条件.在常规加热源（例如油）之前使用有机溶剂对生物质进行液化，之前已经进行了液化，并且液化产品具有还评估了聚氨酯泡沫和酚醛树脂的制备。

通常，在传统的液化系统中，原料表面上的低效热传导导致无效的能量利用，并且需要非常精细的原料研磨（小于200目），因为细颗粒在一定程度上增加了总的热传递。但是，这个需要大量的能量来减小尺寸，这反过来又增加了整个系统的整个能量消耗。最近报道了微波辐射在木材液化中的应用。结果表明，微波辅助液化可以将细磨木材原料转化为生物多元醇，在几分钟内转化率高（gt; 90％）.这主要是由于通过微波加热是直接和体积的，从而导致高效的生物质转化。由于木材液化中微波加热的好处，各种木质纤维素如小麦秸秆木质素，竹，甘蔗渣，和玉米秸秆已经过微波辅助液化系统生产生物多元醇替代石油产品。然而，在所有这些研究中，仅使用精细研磨原料作为原料，尚未研究使用大颗粒的尝试。因此，值得研究的是，如果微波液化仍然可以有效地液化大尺寸原料。

尽管微波液化最近被认为是将可再生木质纤维素生物质转化为液体生物多元醇的有前途的方法，但先前的研究主要集中在微波液化过程的优化和液化产物在生物基材料上的应用，而液化残渣被丢弃因为浪费和对其潜在利用的探索被忽略了。至于液化残留物，潘等人。表征了不同液体比例和烹饪方法中的液化木材残留物.Zhang et al。报告了反应时间，液化温度，酸浓度和液体比率对液化木材残留物化学性质的影响.这两项研究的结果表明，液化残留物的表征可以为更好地理解木质纤维素生物质的液化行为。关于液化木质纤维素生物质残渣利用的研究尚未见报道。

毛竹的年产量估计约为1.8倍X107吨并且比所有其他种类的竹子都大.通过液化的毛竹的综合利用可以为生产高附加值的生物产品提供潜在的方法。因此，在本文中，大粒径竹原料经受微波液化系统;首先评估液体产品的进一步应用。然后，收集剩余的残余物，并且综合研究其物理化学性质，包括含量，形态和化学结构的粒度和反应条件。最后，将残留物用于化学处理和超声波纳米原纤化过程，以提取纳米原纤化纤维素纤维。本研究的具体目的是阐明微波液化竹渣，并利用其在高附加值纳米纤维生产中的潜在用途。本研究的结果将为通过微波液化和随后的过程充分利用木质纤维素生物质提供一条有效途径。

实验