天大新工藝 木質素變廢為寶

2020-12-01 中國青年報

    本報訊(記者張國  通訊員靳瑩)我國製漿造紙工業每年要從植物中分離出1000萬噸左右的木質素副產品,其中超過95%以「黑液」形式直接排入江河或濃縮後燒掉。最近,天津大學化工學院教授李永丹帶領團隊設計了「木質素一步法高效催化轉化工藝」,突破性地將鹼木質素完全轉化成為高附加值的有機小分子化合物,能夠做到將「用之困難,棄之汙染」的木質素變廢為寶。

    目前,該工藝在實驗室已經全面實現,進入到了中試和成果轉化階段。相關研究成果發表在頂級綜合類化學刊物《德國應用化學》上,同時申請國際發明專利1項,國內專利4項。

    木質素是一種由苯丙烷結構聚合成的三維大分子複合材料,通過醚鍵和碳碳鍵連接而成的長鏈芳香族化合物。它是唯一可以提供芳香環單體的可再生原料。這些芳香烴單體可用於製造從塑料汽水瓶到農藥、藥物等不同物品。目前,芳香烴幾乎完全來自石油。現有的木質素催化煉製過程多是把木質素氣化,通過費託、甲醇等合成工藝合成液體產物,能耗高、效率低,且產生焦油等廢料,李永丹團隊則利用「一步法高效催化轉化工藝」變廢為寶,把木質素穩定的長鏈「打斷」,分解成高附加值的有機小分子化合物。

    「我們以鹼木質素為原料,採用鉬基金屬納米催化劑,在超臨界乙醇中,一步反應將木質素解聚為高附加值的有機小分子化合物。之後採用閃蒸技術將反應後的乙醇溶劑迅速分離,將液體產物通過連續精餾實現精製與分離。」李永丹說。

    該團隊在國際上首次採用納米結構的α碳化鉬基催化劑,這是一種價格便宜的催化劑,卻在解聚木質素過程中,除了產生芳香烴,還產生長鏈醇類、脂類這些本身製備困難、價格頗高的小分子化合物,可謂「一舉多得」。研究人員同時利用納米催化材料與超臨界流體的協同促進原理,不需要酸性環境,只需超臨界乙醇溶劑就能 「一步反應」將木質素解聚,進一步簡化了製備的條件和步驟。

    「目前,國際上報導的木質素催化反應體系較少,且產物收率低,副產固體結焦」,李永丹說,」我們的方法簡便又經濟」。

    據介紹,山東某紙業公司採用這種工藝後,每噸1200元的木質素經過催化轉化,總產值可高達每噸51400元。

相關焦點

  • 天津大學研發工藝將「木質素」變廢為寶
    天津大學研發工藝將「木質素」變廢為寶 2015-05-11 22:50:44來源:中國新聞網作者:${中新記者姓名}責任編輯:   中新網天津
  • 一種工藝可將「木質素」變廢為寶
    本報訊 (記者姜明)天津大學日前透露,該校化工學院教授李永丹帶領團隊設計了一種工藝,突破性地將木質素完全轉化成為高附加值的有機小分子化合物,能夠做到將「用之困難、棄之汙染」的木質素變廢為寶。
  • 邱學青:造紙企業應重視木質素 是寶物不是廢物
    基於造紙行業背景和木質素研究難點,我們團隊在「傑出青年基金」、「973」、「863」及「十一五」、「十二五」等項目的支持下,進行了20年的研究工作。我們針對以往造紙廢液處理中存在的不足,並從可持續發展的角度考慮,採用資源回收的方式即對造紙黑液中的木質素進行化學改性以實現資源化利用的方式處理,不僅解決了廢水汙染問題,而且將工業排放物變廢為寶,實現生物資資源的高效利用。
  • 被農民丟棄的玉米芯實現「裂變」三級跳,可生產糖、酒精和木質素
    將「玉米全株」產業做到極致,目前已成為中國低聚木糖產品的標杆企業,形成融功能糖、新能源、新材料為一體的綠色、循環經濟產業鏈條,實現了從「玉米芯」到「金條」的蛻變。  玉米芯的主要成分為纖維素、半纖維素、木質素。公司對玉米芯進行三次開發,實現了產業的不斷裂變,構築起「一鏈三業」的戰略布局。
  • 木質素或成為廉價碳纖維主要材料
    、零排放、高利用率的「綠能生物質有機組分分離工藝技術」。該項新技術將植物分離成為纖維素、新型半纖維素、新型高純度木質素三種成份,其分離步驟先將植物分為綜纖素和木質素,綜纖素即紙漿,根據需要再將綜纖素通過物理法可分為纖維素和半纖維素。
  • 科學網—讓廢棄生物質變廢為寶
    在北京林業大學有這樣一支團隊,他們致力於將秸稈、廢棄木材等生物質變廢為寶。日前,這支團隊負責人、北京林業大學教授孫潤倉介紹了團隊的最新科研成果:「我們首創了木質纖維生物質多級資源化利用關鍵技術體系,實現了生物質全資源化利用。」
  • 你得問問木質素
    原來植物體內普遍存在著一種叫做木質素的成分,通過對木質素結構或含量進行分子調控,竟然能使植物的抗旱抗風等重要屬性發生翻天覆地的變化。&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp在中國知網搜索「木質素」可以得到12000多條結果,但是搜索「木質素材性改良」能查找到的論文就不足十篇,由此可見目前國內對於木質素用途的研究還很局限。那麼木質素究竟是什麼?
  • Science:木質素生物精煉的發展路線圖
    Science雜誌發表綜述文章討論木質素精煉的發展,作者喬治亞技術學院教授Ragauskas稱:文章是為整合基因工程和分析化學工具修飾木質素結構,使其更已有生產生物基材料、化學品和燃料制定了一個發展路線圖。共同作者還橡樹嶺國家實驗室和美國可再生能源實驗室的科學家。
  • 科學家找到去除植物木質素新方法
  • 國際碳纖維會議:木質素產碳纖維是趨勢
    來自世界各國院校的教授介紹了碳纖維的新用途、新工藝、新發現, 以及對未來碳纖維市場的展望。  碳纖維發展的未來目標是低成本生產以便更多地應用在汽車上。  美國橡樹嶺國家實驗室多位專家先後發言強調,用Lignin木質素為原料製造低成本碳纖維是趨勢, 因為木質素是可再生資源, 而原來採用的聚丙烯腈基碳纖維是石油系原料, 為不可再生資源。他們預計用木質素做的網狀碳纖維成本可以控制在每公斤4~5美元。
  • 木質素生物油的生產及產物結構
    隨著過程工藝的發展,要求通過蒸汽爆破、酸水解等技術將生物質中纖維素、半纖維素和木質素等不同形式的聚合體分離開。由於這些工藝的應用,作為副產品會產生大量的木質素,考慮到大規模生產時乙醇精煉的需求,需要將木質素熱解轉化為液體燃料。以前在這方面的實驗都失敗了,然而最近發現,如果水解時使用蟻酸和酒精,木質素就會很容易的被解聚還原。
  • 木質素廢水這樣處理 輕鬆達標
    木質素是由四種醇單體形成的一種複雜酚類聚合物,它是植物界僅次於纖維素的豐富天然高分子聚合物。其生產過程中也會產生相應的廢水。漓源環保為您簡單介紹幾種常見的木質素生產廢水處理方法,希望對您有所幫助。1.吸附法:就是利用某些多孔性固體表面具有強吸附作用的吸附劑,使與之接觸的木質素生產廢水中某些汙染物被吸引並保持在固體表面上,達到淨化的過程。常見的有活性炭、矽膠、氧化鋁等。
  • 白腐菌可高效降解木質素
    中科院西雙版納熱帶植物園生物能源組的研究人員發現,高等真菌(主要是白色腐朽類)可在水解木材預處理過程中高效降解木質素,並對其工藝的技術整合、工程放大進行了論述和設計
  • 木質素與碳纖維
    美國橡樹嶺國家實驗室多位專家先後發言強調,用 Lignin 木質素為原料製造低成本碳纖維是趨勢,因為木質素是可再生資源,而原來採用的聚丙烯腈基碳纖維是石油系原料,為不可再生資源。他們預計用木質素做的網狀碳纖維成本可以控制在每公斤 4~5 美元。
  • 民企新技術推動木質素產業化進程
    今日頭條  隨著人類對環境保護和石油資源危機等問題關注度的不斷提高,被稱為「不可再生材料永不枯竭的理想替代品」木質素的開發利用日益受到各國重視,但其研究成果至今多停留在實驗室階段,未能實現產業化。
  • 價格透明:湖北木質素纖維廠
    湖北木質素纖維廠木質纖維素原料的預處理  由木質纖維素的組成和結構可以知道,影響纖維素糖化分解的主要因素有木質素和半纖維素的保護作用,纖維素的結晶度、聚合度因此,無論採取何種工藝分解利用纖維素,都須首先對纖維素原料進行預處理,其目的是降低纖維素的聚合度、結晶度,破壞木質素、半纖維素的結合層,脫去木質素,增加有效比表面積。
  • 木質素在儲能領域中的應用研究進展
    研究者也一直致力於高能量存儲、長循環壽命、安全環保等儲能材料的開發,出現了許多用於電池和超級電容器的新材料。對於可充電電池而言,傳統電極材料是正極一側的過渡金屬基無機插層化合物和負極一側的石墨。雖然在過去過渡金屬正極材料的改進和優化已經取得了很大的進展,但新型電極材料的開發和電極結構的設計是實現器件高性能的關鍵,在這些材料上進一步提高能量密度變得越來越具有挑戰性。
  • 木質素合成調控機制方面取得新進展
    然而由於木質素的存在,細胞壁中豐富的纖維素和半纖維素等具有重要經濟價值的多糖類物質難以被充分利用,從而制約了畜牧業、造紙和生物能源的生產效率,同時也造成了資源浪費和環境汙染。木質素主要存在於秸稈和木材中。每年我國農業生產中產生的各類秸稈高達7億多噸,而玉米秸稈約有3.5億噸。玉米不但是我國也是世界種植面積位居前三的作物,除了作為糧食外,也是青貯飼料和生物能源生產的重要原料。
  • 我國科學家發現新的木質素降解菌 -「深古菌」Bathy-8
    在「全球變化及應對」重點專項的支持下,「海洋儲碳機制及區域碳氮硫循環耦合對全球變化的響應」項目王風平教授團隊發現了一種新的木質素降解菌 -「深古菌」門的類群Bathy-8。
  • 木質素化學降解及其在聚合物材料中應用的研究進展
    1 木質素的化學結構與組成特徵木質素是植物體的主要組成成分,化學結構如圖1所示。不同種類植物的木質素含量存在差異,但木質素的基本結構是相似的。木質素分子結構中通常含有對羥基苯基型(H)、愈創木基型(G)和紫丁香基型(S)3種類型基本結構單元,且不同來源的木質素中3類結構單元的含量不同。