纤维素在自然界中分布很广,是地球上蕴藏十分丰富的可再生资源。几乎所有的植物都含有纤维素和半纤维素,棉花、大麻、木材等植物中均含有较高的纤维素,其中棉花中的含量高达92%-95%。许多农作物的秸秆、皮、壳都含纤维素,如稻麦、棉花、高粱、玉米的秸秆,玉米芯、棉籽壳、花生壳、稻壳等;木材采伐和加工过程的下脚料,如木屑、碎木、枝丫等,制糖厂的甘蔗渣、甜菜渣等也都含纤维素。
纤维素经化学加工可制得羟甲基纤维素、羟乙基纤维素以及援甲基纤维素等,这些纤维素的衍生物可作为增稠剂、黏合剂和污垢悬浮剂;纤维素经乙酰化和部分水解制得的醋酸纤维是感光胶片的基材;纤维素经硝化得到的硝化纤维是早期的炸药、塑料。
木材加工业的下脚料,在隔绝空气的密闭设备中加热分解,所得产品有活性炭、木焦油、
甲酵、醋酸和丙酮等,同时获得气体燃料(如一氧化碳和甲烷)。
纤维素和半纤维素是多糖类碳水化合物,水解可以得到葡萄糖和戊糖。葡萄糖用酵母菌发酵可得到乙醇;戊糖在酸性介质中脱水可得到糠醛:
糠醛是一种无色透明的油状液体,其分于结构中含有羰基、双烯和环醚的官能团,化
学性质活泼,主要用于生产糠醇树脂、糠醛树脂、顺丁烯二酸酐、医药、农药、合成纤维等。工业上利用玉米芯、棉籽壳、花生壳、甘蔗渣等含植物纤维的物质生产糠醛,其工艺过程如下图所示。
以玉米芯、棉籽壳、花生壳、甘蔗渣等为原料生产糠醛所用的硫酸含量为6%,水解以直接蒸汽加热,温度控制在180℃左右,压力为0 6~1.0 MPa,水解时间为5~8 h。
不同原料制取糠醛的理论产率不同,见下图
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