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一种不经分离定量测定木质纤维中木质素含量的方法

摘要

本发明公开了一种定量测定木质纤维中木质素含量的方法:将一系列不同木质素含量的木质纤维试样进行粉碎、脱提取物;将得到的试样球磨处理;称取得到的试样置于LiCl/DMSO溶剂体系中进行溶解;将溶解液稀释,控制稀释后溶液的紫外吸光度值在0.2~0.8;建立紫外吸光度值与木质素浓度的标准曲线。测定待测试样溶液的紫外吸光度值,根据标准曲线计算木质素的含量。本发明首次提出了机械力作用联合LiCl/DMSO溶剂溶解,在不进行木质素提取和化学处理的条件下,用紫外比色的方法测定木质素含量,可适合于不同原料木质素含量的直接测定,与使用TAPPI法测定木质素结果接近,不改变木质素的结构、方法简便、准确度和灵敏度高。

著录项

  • 公开/公告号CN108051389A

    专利类型发明专利

  • 公开/公告日2018-05-18

    原文格式PDF

  • 申请/专利权人 南京林业大学;

    申请/专利号CN201810113336.7

  • 发明设计人 翟华敏;任浩;

    申请日2018-02-05

  • 分类号

  • 代理机构南京苏高专利商标事务所(普通合伙);

  • 代理人肖明芳

  • 地址 210037 江苏省南京市玄武区龙蟠路159号

  • 入库时间 2023-06-19 05:22:59

法律信息

  • 法律状态公告日

    法律状态信息

    法律状态

  • 2020-04-21

    授权

    授权

  • 2018-06-12

    实质审查的生效 IPC(主分类):G01N21/33 申请日:20180205

    实质审查的生效

  • 2018-05-18

    公开

    公开

说明书

技术领域

本发明涉及木质纤维成分分析,具体涉及一种定量测定木质纤维中木质素含量的方法。

背景技术

木质素是植物细胞壁三大主要成分之一,约占植物细胞壁化学组成的20~30%。木质素的种类很多,按照植物种类可分为针叶材、阔叶材和禾草科木质素;按照基本结构单元的组成可分为愈创木基木质素(G),紫丁香基木质素(S)和对羟基苯基木质素(H);按照不同的分离方法,又可以分为木质素磺酸盐、硫酸盐木质素(Kraft lignin)和苏打木质素(Soda lignin)等。木质素结构复杂,天然木质素富含芳环、是一个三维网状的天然高分子,和半纤维素一起填充在由纤维素大分子构成的微纤丝之间。木质素复杂的化学结构和特殊的理化性质决定了其检测的难度,而在木质纤维素的分离、改性及相关应用方面,经过不同的方法处理的木质纤维素有不同的理化性质,因此在充分掌握现有木质素检测方法及机理的基础上,开发新的简便、精确、灵敏度高的方法具有非常重要的意义。

目前常用的检测木质素的方法包括Klason法、乙酰溴-UV法、高效液相色谱法、浊度法、氧化还原法、氨解法、非水电导滴定法以及其他利用红外光谱、核磁共振谱等的计算特征官能团定量的方法。定量检测木质素的方法虽然很多,但其灵敏度和精确范围都有限,如Klason法测量木质素含量少的样品误差比较大;乙酰溴-UV法需要对木质素进行化学改性,且乙酰化效果受到多种因素的影响,同时还面临需要选取一种合适的标准物质的困难;采用核磁共振技术可对液态木质素进行检测,但目前还未找到可充分溶解木质素的溶剂。因此,木质素的定量测定仍然存在着多种困难。

木质素分子中具有芳香环结构和共轭羰基,在一定波长下对紫外光有强烈吸收,很早就有人研究UV法定量分析木质素。但UV分析通常必须在溶液中进行,而木质纤维组织致密复杂,难以溶解于普通溶剂中而不发生结构变化。

发明内容

发明目的:为了解决现有的木质素含量测定方法存在灵敏度低、木质素含量低时误差大、木质素不易溶解且在溶剂中结构易发生变化等问题导致木质素含量测定不准确的问题,本发明提供了一种机械力作用联合LiCl/DMSO溶剂溶解木质素,在不进行木质素提取和化学处理的条件下,用紫外比色的方法,定量测定木质纤维中木质素含量的方法。

技术方案:本发明所述一种定量测定木质纤维中木质素含量的方法,包括以下步骤:

(1)将一系列不同木质素含量的木质纤维进行预处理;

(2)将步骤(1)得到的试样使用球磨机进行球磨,真空干燥;

(3)称取步骤(2)得到的试样置于LiCl/DMSO溶剂体系中进行溶解,得到完全溶解的物料溶液;

(4)将步骤(3)得到的试样溶液稀释,使稀释后的试样溶液在一定波长下的紫外吸光度值为0.2~0.8;根据朗格比尔定律,以紫外吸光度值与木质素浓度拟合标准曲线;

(5)将待测木质纤维按步骤(1)~步骤(3)进行处理得到完全溶解的待测样品溶液,将所述待测样品溶液进行稀释使得紫外吸光度值为0.2~0.8,将紫外吸光度值代入步骤(4)的标准曲线中计算木质素的含量。

步骤(1)中所述木质纤维为麦草纤维、杨木纤维、桉树皮纤维或红杉树皮纤维,所述木质纤维可为未经化学处理的木质纤维原料、经化学法处理木质纤维原料得到的物料。

步骤(1)中所述一系列不同木质素含量的木质纤维为如下四种情况之一:

I包括通过化学法处理木质纤维原料得到的一系列不同木质素含量的木质纤维;

II包括通过化学法处理木质纤维原料得到的一系列不同木质素含量的木质纤维,和未经化学法处理的木质纤维原料;其中,未经化学法处理的木质纤维原料木质素含量高,化学法处理木质纤维原料后木质素含量发生下降,可使用未经化学法处理的木质纤维原料拟合标准曲线中木质素浓度高的点。

III包括通过化学法处理木质纤维原料得到的一系列不同木质素含量的木质纤维,和化学处理后再氧脱木素处理得到的木质纤维;其中,氧脱木素后的木质纤维中的木质素含量极低,可用于拟合标准曲线中木质素浓度低的点。

IV包括通过化学法处理木质纤维原料得到的一系列不同木质素含量的木质纤维,和未经化学法处理的木质纤维原料,和化学处理后再氧脱木素处理得到的木质纤维。

所述的化学法为NaOH制浆法、NaOH-蒽醌制浆法、NaOH-Na2S制浆法、碱性亚硫酸盐制浆法和甲酸-乙酸制浆法中的任意一种或多种,其中同一种化学法处理木质纤维原料通过调整处理参数得到不同木质素含量的木质纤维。NaOH制浆法、NaOH-蒽醌制浆法、NaOH-Na2S制浆法、碱性亚硫酸盐制浆法或甲酸-乙酸制浆法、氧脱木素是本领域技术人员公知的技术。

步骤(1)中,化学法处理木质纤维原料得到的一系列不同木质素含量的木质纤维和化学处理后再氧脱木素处理得到的木质纤维按如下方法进行预处理:粉碎、过筛,所述过筛为过40~60目筛;未经化学处理的木质纤维原料按如下方法进行预处理:经粉碎、过筛后进行苯醇抽提和热水抽提,风干;所述苯醇抽提的条件为:使用体积比为2:1的苯醇混合液在煮沸下冷凝回流抽提6~24h,所述热水抽提的条件为95℃热水抽提4h,抽提的目的是除去原料中的脂类杂质,避免在紫外测定时对木质素的吸收产生干扰。

步骤(2)中,所述球磨条件为室温、400~1000rpm球磨2~4h。其中,球磨使用的设备为微型行星式高能球磨机(Pulverisette 7,德国);所述真空干燥是指在P2O5下真空干燥12h。优选地,球磨条件为室温、600rpm球磨3h,研磨期间每运行5min休停10min,休停的目的是为了防止球磨机过热。

步骤(3)中,所述LiCl/DMSO溶剂体系中LiCl的质量分数为6~10%。优选LiCl的质量分数为8%,所述质量分数为8%的LiCl/DMSO溶剂体系按如下步骤配制:无水氯化锂(LiCl)(于105℃烘箱干燥3~5天,至绝干;4A分子筛(钠-A型),于300℃马弗炉灼烧4h;二甲亚砜(DMSO)加入经灼烧的分子筛,干燥3~5天。将8g绝干LiCl溶于92g经分子筛干燥的DMSO中,搅拌至全溶,得到质量分数为8%LiCl/DMSO溶剂体系后密封保存。

当一系列不同木质素含量的木质纤维为情况Ⅰ或情况III时,步骤(3)中所述溶解条件为室温、600~1000rpm下搅拌18~36h,继续升温至40~75℃搅拌1~3h。

当一系列不同木质素含量的木质纤维为情况II且所述木质纤维为麦草纤维时,通过化学法处理麦草原料得到的一系列不同木质素含量的麦草纤维在步骤(3)中的溶解条件为室温、600~1000rpm下搅拌18~36h,继续升温至40~75℃搅拌1~3h;未经化学法处理的麦草原料在步骤(3)中的溶解条件为室温、600~1000rpm下搅拌18~36h;

当一系列不同木质素含量的木质纤维为情况II且所述木质纤维为杨木纤维、桉树皮纤维或红杉树皮纤维时,通过化学法处理木质纤维原料得到的一系列不同木质素含量的木质纤维和未经化学法处理的木质纤维原料在步骤(3)中的溶解条件为室温、600~1000rpm下搅拌18~36h,继续升温至40~75℃搅拌1~3h。

当一系列不同木质素含量的木质纤维为情况IV且所述木质纤维为麦草纤维时,通过化学法处理麦草原料得到的一系列不同木质素含量的麦草纤维和化学处理后再氧脱木素处理得到的麦草纤维在步骤(3)中的溶解条件为室温、600~1000rpm下搅拌18~36h,继续升温至40~75℃搅拌1~3h;未经化学法处理的麦草原料在步骤(3)中的溶解条件为室温、600~1000rpm下搅拌18~36h;

当一系列不同木质素含量的木质纤维为情况IV且所述木质纤维为杨木纤维、桉树皮纤维或红杉树皮纤维时,通过化学法处理木质纤维原料得到的一系列不同木质素含量的木质纤维,和未经化学法处理的木质纤维原料,和化学处理后再氧脱木素处理得到的木质纤维在步骤(3)中的溶解条件为室温、600~1000rpm下搅拌18~36h,继续升温至40~75℃搅拌1~3h。

步骤(3)中所述完全溶解的物料溶液按如下方法进行表征:以LiCl/DMSO溶剂体系为对照,使用浊度计分别测定步骤(3)得到的物料溶液和对照的浊度值,当两者的浊度值相差±0.1~0.3时,认定物料完全溶解。优选地,准确称取0.1g球磨后的物料(精确到0.0002g)于盛有20.0mL LiCl质量分数为8%LiCl/DMSO的螺口玻璃瓶中进行完全溶解,即球磨试样的浓度为5g/L(0.5%)。

步骤(4)中稀释时使用的溶剂体系与步骤(3)中物料溶解时的溶剂体系相同;其中标准曲线的拟合方法如下:(1)当拟合特定化学法处理木质纤维原料得到的一系列不同木质素含量的木质纤维的LiCl/DMSO全溶体系的标准曲线时,同一种化学法处理木质纤维原料通过调整处理参数得到不同木质素含量的木质纤维,将步骤(3)得到的不同浓度的物料溶液进一步稀释,使得吸光度值为0.2~0.8,根据朗格比尔公式推算出木质素的浓度;然后以木质素浓度(g/L)为横坐标,吸光度为纵坐标拟合标准曲线。优选地,可以结合使用低木质素含量的氧脱木素和/或高木质素含量的未经化学处理的木质纤维原料拟合标准曲线,呈良好的线性拟合特性。(2)当拟合未经化学处理的木质纤维原料的LiCl/DMSO全溶体系的标准曲线时,可结合多种化学法处理木质纤维原料得到的一系列不同木质素含量的木质纤维的LiCl/DMSO全溶体系进行多组数据拟合;优选地,可以结合使用低木质素含量的氧脱木素和/或高木质素含量的木质纤维原料拟合标准曲线,呈良好的线性拟合特性。

需要说明的是,在拟合标准曲线过程中未使用TAPPI法提前测定木质纤维中木质素的含量;木质纤维中木质素的含量是未知的,通过步骤(1)~(3)得到完全溶解的物料溶液后,在一定波长下测定吸光度值,根据朗格比尔定律的公式推算出木质素的浓度及含量。本发明中使用TAPPI法的主要目的是和本发明的测定方法进行对比,从而证明本发明方法的优势。

其中,朗格比尔定律的公式如下:

A=ε·c·l

A-吸光值

l—比色皿厚度,cm,一般为1cm

c—木质素浓度,g/100mL

ε—吸光系数,L/(g·cm),麦草原料吸光系数为26;杨木吸光系数为21;桉树皮吸光系数为22;红杉树皮吸光系数为23.8。

当步骤(1)中所述木质纤维为麦草纤维时,步骤(4)中所述波长为282nm;当步骤(1)中所述木质纤维为杨木纤维时,步骤(4)中所述波长为276nm;当步骤(1)中所述木质纤维为桉树皮纤维时,步骤(4)中所述波长为278nm;当步骤(1)中所述木质纤维为红杉树皮纤维时,步骤(4)中所述波长为280nm。

根据朗格比尔定律,本发明建立了适用于麦草原料及不同化学法处理得到的麦草纤维的LiCl/DMSO-UV法定量测定木质素含量的标准曲线。

以木质素浓度(g/L)为横坐标,282nm处吸光度为纵坐标,麦草原料经各种化学处理后得到的一系列不同木质素含量的麦草纤维在LiCl/DMSO全溶体系中的回归方程和拟合度(R2)如下:

NaOH法:y=22.139x-0.1028,R2=0.9904;

NaOH-蒽醌法:y=17.948x+0.0767,R2=0.9965;

NaOH-Na2S法:y=20.456x-0.0061,R2=0.9983;

亚硫酸盐法:y=18.135x-0.072,R2=0.9948;

甲酸-乙酸法:y=18.465x-0.0266,R2=0.9954;上述回归方程可用于试样来源明确且对准确度要求高的木质素含量的定量分析,也适用于测定未经化学处理的木质纤维原料中的木质素含量。

麦草原料:y=18.599x+0.0056,R2=0.9342;对测定结果精度要求不高或者木质素类型不确定的试样,可用此回归方程快速测得其中木质素含量。

上述木质素含量的测定方法也适用于阔叶材的杨木、桉树皮、红杉树皮等。

以木质素浓度(g/L)为横坐标,276nm处吸光度为纵坐标,杨木经NaOH-Na2S法化学处理后得到的一系列木质素含量不同的杨木纤维、氧脱木素和未经化学处理的杨木原料在LiCl/DMSO全溶体系中的回归方程和拟合度(R2)如下:

y=13.235x+0.0817,R2=0.9901;

以木质素浓度(g/L)为横坐标,278nm处吸光度为纵坐标,桉树皮经NaOH-Na2S法处理得到的一系列木质素含量不同的桉树皮纤维、氧脱木素和未经化学处理的桉树皮原料在LiCl/DMSO全溶体系中的回归方程和拟合度(R2)如下:

y=14.049x+0.082,R2=0.9881;

以木质素浓度(g/L)为横坐标,280nm吸光度为纵坐标,红杉树皮经NaOH-Na2S法处理得到的一系列木质素含量不同的红杉树皮纤维在LiCl/DMSO全溶体系中的回归方程和拟合度(R2)如下:

y=34.978x+0.0224,R2=0.9966。

有益效果:

(1)本发明首次提出了在不进行木质素提取和化学处理的条件下可使用紫外法直接测定木质纤维中的木质素总量,且使用LiCl/DMSO溶剂体系全部溶解木质纤维且木质素结构不发生变化;与使用TAPPI法测定木质素结果接近,且不改变木质素的结构、方法简便、准确度和灵敏度高;

(2)本发明首次提出了使用浊度计法表征溶液的溶解状态,与肉眼观察相比,可定量表征且准确度更高;

(3)本发明既适用于测定木质素含量较高的木质纤维原料,也适用于测定木质素含量较低的经化学处理后的木质纤维,木质素含量的测定范围为0.3~30wt.%,适用范围更广。氧脱木素后木质素浓度非常低且木质素难以进一步提取分离,难以用国标中的紫外方法准确测定溶液中的酸溶木质素的含量;本发明中,即使氧脱木素后的浆料中的木质素含量用高木质素含量的试样拟合出的标准曲线和公式去计算也和实际情况相符,即木质素用DMSO/LiCl溶剂体系溶解后,拟合的标准曲线去定量含量高或低的样品都适用,适用性广泛;

(4)本发明的适用范围广,不仅适用于麦草原料、经过不同化学法和不同处理程度处理后的麦草纤维,对于杨木、桉树皮、红杉树皮等原料也适用,回归方程的拟合度R2>0.99,方法的准确度高。

附图说明

图1为未经处理的麦草原料在8%LiCl/DMSO溶剂体系中的紫外吸收光谱;

图2为NaOH法处理后得到的麦草纤维在8%LiCl/DMSO溶剂体系中的紫外吸收光谱,1#~7#对应表2中NaOH法的1#~7#样品,raw对应表2中的未经化学法处理的麦草原料;

图3为不同化学方法处理后得到的麦草纤维在8%LiCl/DMSO溶剂体系中的紫外吸收光谱,其中AP-AQ为氢氧化钠-蒽醌法制浆蒸煮,KP为NaOH-Na2S法制浆蒸煮,ASP为碱性亚硫酸盐法制浆蒸煮,Formacell为甲酸-乙酸法制浆蒸煮;

图4为不同化学法处理后得到的一系列不同木质素含量的麦草纤维的紫外吸光度与木质素浓度的关系,其中AP为氢氧化钠法蒸煮,AP-AQ为氢氧化钠加蒽醌蒸煮,KP为NaOH-Na2S法蒸煮,ASP为碱性亚硫酸盐蒸煮,Formacell为甲酸-乙酸法蒸煮;

图5为所有化学法处理后得到的一系列不同木质素含量的麦草纤维的紫外吸光度与木质素浓度的关系;

图6为经NaOH-Na2S法处理得到的一系列不同木质素含量的杨木纤维的紫外吸光度与木质素浓度的关系;

图7为经NaOH-Na2S法处理得到的一系列不同木质素含量的桉树皮纤维的紫外吸光度与木质素浓度的关系;

图8为经NaOH-Na2S法处理得到的一系列不同木质素含量的红杉树皮纤维的紫外吸光度与木质素浓度的关系。

具体实施方式

实施例1

1、未经化学处理的麦草原料预处理

麦草(Triticumaestivumc.v.yang No.4),取自南京市高淳区,手动去除其杂质、叶、穗和鞘;以上试样经过去皮、洗涤、切片、风干后用微型植物粉碎机粉碎,标准检验筛筛取40~60目,苯醇(2:1,v/v)抽提8h,接着经95℃热水抽提4h,风干备用,得到脱脂试样粉。

2、LiCl/DMSO溶剂体系配制

无水氯化锂(LiCl)(AR,西陇化工股份有限公司),于105℃烘箱干燥3~5天,至绝干;4A分子筛(钠-A型,国药集团化学试剂有限公司),于300℃马弗炉灼烧4h;二甲亚砜(DMSO)(AR,南京化学试剂有限公司),加入经灼烧的分子筛,干燥3~5天。将8g绝干LiCl溶于92g经分子筛干燥的DMSO中,搅拌至全溶,得到Li质量分数为8%LiCl/DMSO溶剂体系后密封保存。

3、球磨

采用微型行星式高能球磨机(Pulverisette 7,德国)。取P2O5真空干燥12h的脱脂试样粉4g,置于容积45ml氧化锆罐中,装入25只内径1cm氧化锆球,在室温、600rpm条件下球磨3h。期间每运行5min,休停10min,避免过热。

4、溶解

球磨试样用P2O5真空干燥12h,准确称取0.1g(精确到0.0002g)于盛有20.0ml>

5、溶解状态的定量化比较

用清晰度法、显微镜法以及浊度计法分别定性、定量比较全溶体系的溶解情况,确立了麦草原料在不经任何化学处理的前提下球磨3h,以0.5%的浓度,常温搅拌条件下在转速800rmp搅拌24h后可以全溶于8%LiCl/DMSO溶剂体系中。此时,显微镜观察无颗粒物,浊度计测量法得到溶解体系的浊度(3.68~3.77)与溶剂本身的浊度(3.64)非常相近。

6、UV法直接测定LiCl/DMSO全溶体系中木质素的含量

实验用紫外-可见分光光度计型号为UV757CRT(上海精密科学仪器有限公司)。扫描条件:波长范围800~200nm,扫描间隔为1nm,扫描速度为中速,狭缝宽1nm,测量方式为测定吸光度。

以去离子水为空白对照,对LiCl质量分数为4%、6%、8%的LiCl/DMSO溶剂体系、DMSO纯溶剂及LiCl质量分数为8%LiCl水溶液作200~800nm波长范围内的光谱扫描,确定全溶体系UV法分析的参比液,最后选择LiCl质量分数为8%LiCl/DMSO溶剂体系做参比液。将全溶样品体系稀释5~25倍(使吸光值在0.2~0.8范围),用上述选取的参比液调节透光度,得到全溶体系试样在200~800nm波长范围的吸收谱图,见图1。LiCl/DMSO溶剂体系在260nm之前有明显的吸收峰,260nm以后大幅度降低,由此确定溶解试样的特征吸收波长,麦草的特征吸收波长选择在282nm。

麦草原料在LiCl/DMSO全溶体系的紫外吸收相当稳定,LiCl/DMSO全溶体系放置36h后,其紫外吸收光谱的峰型和吸光度未发生改变,符合化学和仪器分析的要求。

实施例2

测定方法同实施例1,不同的是:

步骤1中麦草原料经NaOH制浆法不同程度化学处理得到不同木质素含量的麦草纤维,见表1NaOH法的1#~8#;然后分别经微型植物粉碎机粉碎,标准检验筛筛取40~60目。

步骤4中球磨试样分别用P2O5真空干燥12h,分别准确称取0.1g(精确到0.0002g)于盛有20.0mL8%LiCl/DMSO的螺口玻璃瓶中,密封,常温(25℃)、磁力搅拌24h(800rpm),继续升温至60℃保持2h,分别得到8%LiCl/DMSO全溶体系。

步骤(6)中使用UV法直接测定LiCl/DMSO全溶体系中木质素的含量,NaOH法处理后的得到的麦草纤维的8%LiCl/DMSO全溶体系在200~800nm波长范围的吸收光谱图见图2,其中1#~7#对应表2中NaOH法中的1#~7#样品,raw对应表2中的麦草原料。分别对全溶体系进行稀释,使得稀释后溶液的紫外吸光度为0.2~0.8,基于8%LiCl/DMSO全溶体系的紫外吸光度与木质素浓度遵循朗格比尔定律,建立了适用于经NaOH法处理的麦草纤维的LiCl/DMSO-UV法定量测定木质素含量的标准曲线,见图4。

以木质素浓度(g/L)为横坐标,282nm处吸光度为纵坐标,麦草原料经NaOH法处理后得到的一系列不同木质素含量的麦草纤维在LiCl/DMSO全溶体系中的回归方程和拟合度(R2)如下:y=22.139x-0.1028,R2=0.9904。

分别使用TAPPI法和本实施例的方法及标准曲线测定经NaOH制浆法不同程度化学处理的麦草纤维中的木质素含量,测定结果见表1,两种方法的测定结果具有很好的平行性。

实施例3

方法同实施例2,不同的是步骤(1)中麦草原料经NaOH-蒽醌制浆法不同程度化学处理,见表1中NaOH-AQ法中的1#~3#。NaOH-蒽醌制浆法处理后得到的麦草纤维的8%LiCl/DMSO全溶体系在200~800nm波长范围的吸收光谱图见图3。基于朗格比尔定律,建立了适用于经NaOH-蒽醌法处理的麦草纤维的LiCl/DMSO-UV法定量测定木质素含量的标准曲线,见图4。

以木质素浓度(g/L)为横坐标,282nm处吸光度为纵坐标,麦草原料经NaOH-蒽醌法化学处理后得到的一系列不同木质素含量的麦草纤维在LiCl/DMSO全溶体系中的回归方程和拟合度(R2)如下:y=17.948x+0.0767,R2=0.9965。

分别使用TAPPI法和本实施例的方法及标准曲线测定经NaOH-蒽醌制浆法不同程度化学处理的麦草纤维中的木质素含量,测定结果见表1,两种方法的测定结果具有很好的平行性。

实施例4

方法同实施例2,不同的是步骤(1)中麦草原料经NaOH-Na2S制浆法不同程度化学处理,见表1中NaOH-Na2S法中的1#~3#。NaOH-Na2S法处理后得到的麦草纤维的8%LiCl/DMSO全溶体系在200~800nm波长范围的吸收光谱见图3。基于朗格比尔定律,建立了适用于经NaOH-Na2S法处理的麦草纤维的LiCl/DMSO-UV法定量测定木质素含量的标准曲线,见图4。

以木质素浓度(g/L)为横坐标,282nm处吸光度为纵坐标,经NaOH-Na2S法化学处理后得到的一系列不同木质素含量的麦草纤维在LiCl/DMSO全溶体系中的回归方程和拟合度(R2)如下:y=20.456x-0.0061,R2=0.9983。

分别使用TAPPI法和本实施例的方法及标准曲线测定经NaOH-Na2S制浆法不同程度化学处理的麦草纤维中的木质素含量,测定结果见表1,两种方法的测定结果具有很好的平行性。

实施例5

方法同实施例2,不同的是步骤(1)中麦草原料经碱性亚硫酸盐法不同程度化学处理,见表1中碱性亚硫酸盐法中的1#~3#。碱性亚硫酸盐法处理后得到的麦草纤维8%LiCl/DMSO全溶体系在200~800nm波长范围的吸收光谱见图3。基于朗格比尔定律,建立了适用于经碱性亚硫酸盐法处理的麦草纤维的LiCl/DMSO-UV法定量测定木质素的标准曲线,见图4。

以木质素浓度(g/L)为横坐标,282nm处吸光度为纵坐标,麦草原料经碱性亚硫酸盐法化学处理后得到的一系列不同木质素含量的麦草纤维在LiCl/DMSO全溶体系中的回归方程和拟合度(R2)如下:y=18.135x-0.072,R2=0.9948。

分别使用TAPPI法和本实施例的方法及标准曲线测定经碱性亚硫酸盐制浆法不同程度化学处理的麦草纤维中的木质素含量,测定结果见表1,两种方法的测定结果具有很好的平行性。

实施例6

方法同实施例2,不同的是步骤(1)中麦草经甲酸-乙酸混合有机溶剂制浆法不同程度化学处理,见表1中甲酸-乙酸混合有机溶剂制浆法中的1#~3#。甲酸-乙酸混合有机溶剂法处理后得到的麦草纤维的8%LiCl/DMSO全溶体系在200~800nm波长范围的吸收光谱见图3。基于朗格比尔定律,建立了适用于经甲酸-乙酸法处理的麦草纤维的LiCl/DMSO-UV法定量测定木质素的标准曲线,见图4。

以木质素浓度(g/L)为横坐标,282nm处吸光度为纵坐标,麦草原料经甲酸-乙酸法化学处理后得到的一系列不同木质素含量的麦草纤维在LiCl/DMSO全溶体系中的回归方程和拟合度(R2)如下:y=18.465x-0.0266,R2=0.9954。

分别使用TAPPI法和本实施例的方法及标准曲线测定经甲酸-乙酸混合有机溶剂制浆法不同程度化学处理的麦草纤维中的木质素含量,测定结果见表1,两种方法的测定结果具有很好的平行性。

表1麦草原料及经不同化学处理的麦草纤维

a,b木质素含量基于试样;TAPPI法中总木质素含量=Klason木质素含量+酸溶木质素含量

实施例7

基于8%LiCl/DMSO全溶体系的紫外吸光度与木质素浓度遵循朗格比尔定律,建立了适用于麦草原料的LiCl/DMSO-UV法定量测定木质素含量的标准曲线,见图5。

以木质素浓度(g/L)为横坐标,282nm处吸光度为纵坐标,实施例2-实施例6得到的一系列不同木质素含量的麦草纤维在LiCl/DMSO全溶体系中的回归方程和拟合度(R2)如下:y=18.599x+0.0056,R2=0.9342。

分别使用TAPPI法和实施例4的标准曲线测定麦草原料中的木质素含量,分别重复测定6次,LiCl/DMSO-UV法计算用NaOH-Na2S法标准曲线(y=20.456x-0.0061,R2=0.9983),结果见表2。LiCl/DMSO-UV法测定结果与TAPPI法十分相近,两种方法的测定结果具有很好的平行性。LiCl/DMSO-UV法的标准方差和RSD值略低于TAPPI法,说明LiCl/DMSO-UV法测定木质素含量具有准确度高、可重复性好的优点。

表2TAPPI法和LiCl/DMSO-UV法测定结果

实施例8

方法同实施例4,不同的是:(1)原料为杨木,经过NaOH-Na2S制浆法不同程度化学处理,分别得到总木质素含量分别为2.67wt.%,6.50wt.%,9.82wt.%,15.67wt.%,21.34wt.%,26.28wt.%,25.24wt.%的系列杨木纤维;进一步氧脱木素处理得到木质素含量为1.18wt.%和1.31wt.%的低含量杨木纤维。基于朗格比尔定律,建立了适用于经NaOH-Na2S法处理的杨木纤维的LiCl/DMSO-UV法定量测定木质素含量的标准曲线,见图6。

以木质素浓度(g/L)为横坐标,276nm处吸光度为纵坐标,经NaOH-Na2S法化学处理后得到的一系列不同木质素含量的杨木纤维在LiCl/DMSO全溶体系中的回归方程和拟合度(R2)如下:y=13.235x+0.0817,R2=0.9901。

实施例9

方法同实施例4,不同的是:(1)原料为桉树皮,经过NaOH-Na2S制浆法不同程度化学处理,分别得到总木质素含量分别为11.04wt.%,5.18wt.%,8.20wt.%,13.27wt.%,17.47wt.%,20.65wt.%的系列桉树皮纤维;进一步氧脱木素处理得到木质素含量分别为1.54wt.%和2.44wt.%的桉树皮纤维。基于朗格比尔定律,建立了适用于经NaOH-Na2S法处理的桉树皮纤维的LiCl/DMSO-UV法定量测定木质素含量的标准曲线,见图7。

以木质素浓度(g/L)为横坐标,278nm处吸光度为纵坐标,经NaOH-Na2S法化学处理后得到的一系列不同木质素含量的桉树皮纤维在LiCl/DMSO全溶体系中的回归方程和拟合度(R2)如下:y=14.049x+0.082,R2=0.9881。

实施例10

方法同实施例4,不同的是:(1)原料为北美红杉树皮,经过NaOH-Na2S制浆法不同程度化学处理,分别得到总木质素含量分别为29.11wt.%,32.64wt.%,41.52wt.%,46.75wt.%的系列红杉树皮试样。基于朗格比尔定律,建立了适用于经NaOH-Na2S法处理的红杉树皮纤维的LiCl/DMSO-UV法定量测定木质素含量的标准曲线,见图8。

以木质素浓度(g/L)为横坐标,280nm处吸光度为纵坐标,经NaOH-Na2S法化学处理后得到的一系列不同木质素含量的红杉树皮纤维在LiCl/DMSO全溶体系中的回归方程和拟合度(R2)如下:y=34.978x+0.0224,R2=0.9966。

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