氧冷等离子体处理对碱木质素热降解性能的影响开题报告

1. 研究目的与意义

自然界中，木质素是仅次于纤维素的第二大可再生资源，据估测，全球每年可产生约61014 t。

目前，木质素的来源主要是造纸废液和农业废弃物。

制浆造纸工业每年要从植物中分离出大约1.4亿t纤维素,同时得到5000万t左右的木质素副产品。

2. 国内外研究现状分析

邓长江等从蔗渣纸浆黑液中分离提纯出蔗渣碱木素，然后在Ar、N2及O2等不同气氛下进行低温等离子体处理。

通过对处理残存物及裂解产物的分析，他们发现，在等离子体处理过程中，蔗渣碱木素有新的自由基生成，其含量随不同气氛而异，顺序为O2>N2>Ar；蔗渣碱木素处理残存物有O、N等元素的嵌入，其玻璃化转变温度和热稳定性能提高；蔗渣碱木素苯丙烷基结构单元的侧链在等离子体处理过程中容易发生裂解，并且其裂解产物有较高的O、N等元素含量。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：以木质素为原料，通过低压射频氧冷等离子体预处理，研究等离子体处理功率、处理时间对木质素热降解性能以及木质素结构的影响，以获得低压氧冷等离子体预处理木质素工艺，为实现低压氧冷等离子体预处理技术在造纸废液处理及高值化应用方面提供理论基础和实践依据。

具体研究内容包括：1、研究低压氧冷等离子体预处理条件对木质素降解动力学性能的影响；2、研究低压氧冷等离子体预处理条件对木质素结构的影响；3、研究低压氧冷等离子体预处理条件对木质素热降解过程中的化学变化的影响。

实验方案拟定：1、预备实验：在确定正式试验方案前，进行等离子体处理的预备实验，以探讨等离子体处理条件（处理功率及处理时间）的选择范围（根据不同处理条件下，木质素的官能团变化选择）；2、预处理工艺研究：采用单因素试验设计，研究等离子体改性机理；3、热降解：通过热重-红外联用（tg-ftir）仪器进行木质素的热降解；4、试验结果分析：研究等离子体预处理对木质素结构及热降解性能的影响。

4. 研究创新点

木质素的降解方法多种多样，其中物理降解法、化学降解法和物理化学降解法的预处理成本较高；生物降解法的处理周期较长；酶降解法的处理条件要求较高。

此外，冷等离子体处理可以改变木质素的相关特性。

鉴于此，本课题采用热降解木质素法，并辅以低压射频氧冷等离子体预处理工艺，以期实现木质素的快速有效热降解，从而进一步实现造纸废液的资源化利用。