当前位置: 首页 > 文章 > 外源酸催化对木材半纤维素热降解规律的影响 北京林业大学学报 2022,44 (4) 147-156
Position: Home > Articles > Effects of exogenous acid catalysis on the thermal degradation law of wood hemicellulose Journal of Beijing Forestry University 2022,44 (4) 147-156

外源酸催化对木材半纤维素热降解规律的影响

作  者:
雒翠梅;王旭洁;母军;漆楚生
单  位:
北京林业大学材料科学与技术学院
关键词:
磷酸;路易斯酸;催化;针叶材;阔叶材;半纤维素;热降解
摘  要:
[目的]高温热处理可使木材半纤维素部分降解,改善木材的尺寸稳定性.使用外源酸可降低木材半纤维素热降解温度,因此有必要明确其热降解规律.[方法]采用碱法分离的方式提取出杨木和杉木的半纤维素,通过傅里叶红外光谱仪和热重分析法研究引入外源酸条件下(两种外源酸AlCl3和H3PO4,每种外源酸的浓度分别为0.1和0.3 mol/L)半纤维素的热降解规律.[结果]碱法分离出的木材半纤维素,其红外谱图符合阔叶材和针叶材半纤维素的基本特征.经AlCl3和H3PO4处理后,相比未处理的半纤维素,羟基峰发生红移,且半纤维素的特征吸收峰强度显著降低.热重分析显示:两种外源酸预处理的木材半纤维素的起始降解温度(T5%)从200℃左右降低至95~150℃,且主要降解温度范围从200~300℃降低至100~150℃.在相同浓度下,AlCl3处理后半纤维素的T5%(150℃)大于H3PO4的(95℃).当AlCl3浓度增大时,半纤维素热分解速率加快,但T5%无明显变化.随H3PO4浓度增大时,半纤维素热分解速率和T5%均减小.相比未处理的杨木半纤维素热解活化能(199.68 kJ/mol)和杉木半纤维素热解活化能(231.12 kJ/mol),AlCl3和H3PO4处理后的热解活化能显著降低.在相同浓度0.3 mol/L的条件下,AlCl3处理后杉木半纤维素的平均活化能(112.31 kJ/mol)要低于H3PO4的(125.82 kJ/mol).[结论]本研究采用的两种外源酸均可显著降低半纤维素的热降解温度.总体来讲,AlCl3催化效果优于H3PO4,杉木半纤维素对H3PO4较为敏感.可根据针、阔叶材半纤维素的差异性选择不同的外源酸性介质作为催化剂,加速热解反应速率,从而为外源酸在木材低温热处理的应用提供一定的理论支撑.
译  名:
Effects of exogenous acid catalysis on the thermal degradation law of wood hemicellulose

相似文章

计量
文章访问数: 18
HTML全文浏览量: 0
PDF下载量: 0

所属期刊

推荐期刊