造紙廢水中木素的酶催化聚合的研究.pdf

1、造紙廢水是我國水體污染的主要污染源之一，已成為制約我國造紙工業(yè)發(fā)展和水污染治理的難題。本論文提出了酶催化體系中，利用木素前驅(qū)物聚合廢水中的難降解木素及其衍生物的方法，先通過木素前驅(qū)物和木素模型物的反應(yīng)分析該聚合反應(yīng)的機(jī)理和處理脫木素效果，然后應(yīng)用于處理廢水中木素聚合絮凝的研究中，并取得了理想的處理效果。 本文首先合成了一種酚型的木素模型化合物(愈創(chuàng)木基丙三醇-β-愈創(chuàng)木基醚)。采用改良的方法成功地合成了得率和純度比較好的愈創(chuàng)木

2、基丙三醇-β-愈創(chuàng)木基醚化合物，用乙醇代替三氯甲烷和乙酸乙酯做反應(yīng)溶劑，對關(guān)鍵的中間產(chǎn)物4-(α-溴代乙酰基)-愈創(chuàng)木酚的合成方法進(jìn)行了改良，使其得率可以穩(wěn)定的達(dá)到80％。利用紅外光譜、核磁共振譜(1H-NMR)分析等手段對其化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析確認(rèn)。 本論文采用木素化學(xué)領(lǐng)域最新技術(shù)之一-13C同位素示蹤技術(shù)，結(jié)合13C-NMR技術(shù)來探討產(chǎn)物結(jié)構(gòu)及其形成機(jī)理。合成木素前驅(qū)物-松柏醇葡萄糖苷-[α-13C]、利用熔點(diǎn)測定、TLC分

3、離、13C-NMR分析及FT-IR對產(chǎn)物進(jìn)行定性分析，并發(fā)現(xiàn)在合成中間產(chǎn)物阿魏酸葡萄糖苷過程中，由于溶劑吡碇的堿性作用，使之與阿魏酸葡萄糖苷形成比較穩(wěn)定的吡碇鹽結(jié)構(gòu)，并在一定程度上干擾產(chǎn)物鑒定和后續(xù)反應(yīng)。本實(shí)驗(yàn)中采用酸性水洗滌干燥后，多次用乙醚對反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行多次洗滌處理以除去游離的吡啶可以確保產(chǎn)物的純度。 本文利用合成出來的愈創(chuàng)木基丙三醇-β-愈創(chuàng)木基醚作為木素模型化合物，在漆酶作用下用木素前驅(qū)物松柏醇葡萄糖苷(conifer

4、in)對其進(jìn)行酶催化聚合處理，然后利用核磁共振(13C-NMR)和紅外光譜(FT-IR)凝膠滲透色譜(GPC)等分析手段對反應(yīng)的產(chǎn)物進(jìn)行了分析。研究發(fā)現(xiàn)：漆酶催化聚合產(chǎn)物有比較高的分子量，證明以β-O-4型結(jié)構(gòu)為代表的木素片段能在漆酶的催化下與木素前驅(qū)物(coniferin)能繼續(xù)進(jìn)行脫氫聚合反應(yīng)，生成的聚合物(dehydrogenationpolymer；簡稱DHP)的主要結(jié)構(gòu)有β-O-4結(jié)構(gòu)、苯基香豆?jié)M結(jié)構(gòu)和松脂酚結(jié)構(gòu)、松柏醇結(jié)構(gòu)等

5、，還存在少量的香草醛及α位帶有亞甲基結(jié)構(gòu)的苯丙烷結(jié)構(gòu)，因此木素前驅(qū)物松柏醇葡萄糖苷能與β-O-4型木素模型化合物發(fā)生聚合反應(yīng)，從而可使廢水中難降解木素小分子聚合成木素大分子，從而絮凝沉淀脫除。 研究發(fā)現(xiàn)：木素前驅(qū)物松柏醇-β-D-葡萄糖苷處理廢水后，廢水中木素的濃度大約下降了10倍，由原來的0.73g/L降到0.078g/L，色度大約降低了27.8倍，由廢水的500降到處理后的18。本研究從機(jī)理上驗(yàn)證了木素前驅(qū)物處理造紙廢水的