随着人类对环境污染和资源危机等问题的认识不断深刻，天然高分子所具有的可再生、可降解等性质日益受到重视，环境、资源问题日益突出，对木质素的综合高效利用也受到人们的重视。世界上发达国家都把木素资源利用作为跨世纪的研究课题。

2文献综述

2.1 木质素

2.1.1 木质素的化学结构

木质素是植物界中含量仅次于纤维素的天然高分子，与纤维素、半纤维素一起形成植物的主要结构^［1］。由于木质素的复杂性和重要性,目前依然有两个难题一直困扰着木材化学研究人员,首要问题是如何从植物细胞壁中分离出可以代表天然结构的木质素组分用于结构表征和解析;再者是如何选择并开发精确的木质素结构解析方法^［2］。木质素是自然界中唯一能提供可再生芳基化合物的非石油资源。它主要由碳、氢、氧三种元素组成，通常认为其是由苯丙烷结构单元通过碳-碳键和醚键连接而成的三维网状高分子物质，是复杂的芳香族聚合物，其中碳-碳键占 1/4 ～1/3，醚键占 2/3 ～ 3/4。这两种键分子极性小、键能高难以反应，而且甲氧基含量高，羟基含量低，苯环上位阻大。木质素化学结构非常复杂，具有较强的化学反应能力。其反应可大致分为芳香核选择性反应和侧链反应两大类，相对应的官能团分别为芳香核、酚基和羰基、醇羟基、乙烯基等和苯甲醇、烷基醚键、芳基醚键等。在芳香核上优先发生的是卤化和硝化等，此外还有羟甲基化、酚化、接枝共聚等。 侧链官能团的反应主要是烷基化、酰基化、异氰化、酯化和酚化等。木质素及其结构。木质纤维素生物质是世界上最丰富的可再生资源，被认为是生产化学品燃料和材料的潜在原料。生物质主要由三个子组分组成：半结晶多糖区纤维素（38-50％），无定形多组分多糖区半纤维素（23-32％）和无定形苯丙烷聚合物区木质素（15-25％）^［3］。图1表示木质素作为木质纤维素生物质的次生细胞壁的组成部分的位置

图1表示木质素作为木质纤维素生物质的次生细胞壁的组成部分的位置

2.1.2 木质素的单体结构

木质素是由三种醇单体（对香豆醇、松柏醇、芥子醇）形成的一种复杂酚类聚合物。

木质素是构成植物细胞壁的成分之一，具有使细胞相连的作用。木质素是一种含许多负电集团的多环高分子有机物，对土壤中的高价金属离子有较强的亲和力。因单体不同，可将木质素分为3种类型：由紫丁香基丙烷结构单体聚合而成的紫丁香基木质素（S-木质素），由愈创木基丙烷结构单体聚合而成的愈创木基木质素（G-木质素）和由对-羟基苯基丙烷结构单体聚合而成的对-羟基苯基木质素（H-木质素）；裸子植物主要为愈创木基木质素（G），双子叶植物主要含愈创木基-紫丁香基木质素（G-S），单子叶植物则为愈创木基-紫丁香基-对-羟基苯基木质素（G-S-H）。从植物学观点出发，木质素就是包围于管胞、导管及木纤维等纤维束细胞及厚壁细胞外的物质，并使这些细胞具有特定显色反应（加间苯三酚溶液一滴，待片刻，再加盐酸一滴，即显红色）的物质；从化学观点来看，木质素是由高度取代的苯基丙烷单元随机聚合而成的高分子，它与纤维素、半纤维素一起，形成植物骨架的主要成分，在数量上仅次于纤维素。木质素填充于纤维素构架中增强植物体的机械强度，利于输导组织的水分运输和抵抗不良外界环境的侵袭。

2.1.3 木质素的分类

2.1.3.1.硫酸盐木质素

硫酸盐法制浆是全世界主要的化学制浆工艺。该过程针对150-180°C范围内的温度大约2小时，并且在高pH下存在相当量的硫化物，巯基和多硫化物离子的水溶液。因此，由于这些苛刻的条件，天然木质素将发生剧烈的化学和结构变化，这使得难以在随后的过程中解聚成碎片。牛皮纸制浆产生的黑液中木质素的百分比在纸浆蒸煮时为29-45％，一般蒸煮时为8-16％，从硬木提取的牛皮纸黑液木质素的百分比通常低于软木。

2.1.3.2亚硫酸盐木质素

由于硫酸盐制浆成为世界上主要的制浆工艺，现在约有10％的制浆是由亚硫酸盐制浆工艺生产的。亚硫酸盐制浆在pH2-12下进行，取决于制浆液的阳离子组成。几乎所有的亚硫酸盐制浆工艺都是酸性的，钙或镁（Ca2 /Mg2 ）被用作平衡离子，而在高pH环境中，通常使用钠或铵代替Ca/Mg。由于亚硫酸盐存在时，木质素在整个pH范围内呈现可溶性;它不能简单地通过pH值调整来隔离。作为实际木质素仅70-75％的混合物，市售的亚硫酸盐木质素显示出宽的分子量分布和不同等级的磺化，使得难以应用于木质素解聚。来自软木的亚硫酸盐木质素的平均分子量显着高于来自硬木的亚硫酸盐木质素的平均分子量。

2.1.3.3有机溶剂木质素

从有机溶剂制浆过程得到的有机溶剂木质素被设计成通过在蒸煮液中使用高比例的有机溶剂（例如二烷）来从植物细胞壁溶解木质素。与硫酸盐和亚硫酸盐制浆相比，有机溶剂制浆是更加环保的途径。有机溶剂木质素以原始单元间键（例如beta;-O-4键）的形式保留其原始结构的大部分，其可以用作适当的木质素样品用于随后的转化和增值。

2.1.3.4热解木质素

热解木素具有不寻常的结构特性，其特征在于其C8基本单元骨架和较低的平均分子量。据报道，热解木质素的平均分子量在650-1300Da的范围内。热解木素由一些热喷射低聚物组成，而热解木质素中的侧链主要以单元间C-C键的形式存在，导致其在LDP中的应用困难。

2.1.3.5稀酸木质素

稀释酸（如H2SO4和HCl）制浆已应用于各种木质纤维素材料。稀酸制浆通常在gt;160°C的温度下，以无机酸作为催化剂存在下进行。在稀酸制浆过程中，C-O键和酯键部分裂化。这一过程也可能破坏木质素的三维非晶结构，产生羟基比例增加的木质素碎片。因此，如果木质素被认为是进一步化学生产的原料，则应在良性条件下除去木质素。