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生物质化工总结
1. 生物质的概念，组成和分类
生物质指利用大气、水、土地等通过光合作用而产生的各种有机体，即一切有生命的、可以生长的有机物质的统称。
生物质的成分包括糖类,醛类,酸,醇,酯,苯,酚,胺
主要由碳（Ｃ）、氢（Ｈ）、氧（Ｏ）、氮（Ｎ）和硫（Ｓ）等元素所组成，而Ｃ、Ｈ和Ｏ是生物质的主要成分。
分类:林业资源；农业资源；生活污水和工业有机废水；城市固体废物；畜禽粪便
2.单糖种类，结构和性质（葡萄糖，果糖，半乳糖，木糖）单糖分子式C6H12O6
按碳原子数目，单糖可分为丙糖、丁糖、戊糖、己糖等。自然界的单糖主要是戊糖和己糖。根据构造，单糖又可分为醛糖和酮糖。多羟基醛称为醛糖，多羟基酮称为酮糖。例如，葡萄糖为己醛糖，果糖为己酮糖。单糖中最重要的与人们关系最密切的是葡萄糖等。常见的单糖还有果糖，半乳糖，核糖和脱氧核糖等
结构: 单糖既可以环式结构形式存在，也可以开链形式存在。
性质:物理: 单糖都是无色晶体，味甜，有吸湿性。极易溶于水，难溶于乙醇，不溶于乙醚。单糖有旋光性，其溶液有变旋现象。
化学:①与酸反应②酯化作用③与碱的作用④形成糖苷⑤氧化作用，可氧化成醛糖酸和醛糖二酸⑥还原作用⑦羰氨反应
3.二糖种类，结构，性质（麦芽糖，蔗糖，乳糖，纤维二糖）
二糖是两个单糖分子失水而形成的糖苷
还原性双糖：麦芽糖，纤维二糖，乳糖非还原性双糖：蔗糖。
麦芽糖是由一分子α-D- 葡萄糖苷羟基与另一分子葡萄糖C4上的羟基彼此缩合失水而成的，通常将这种形式的苷键称之为α-1,4 – 苷键。分子式C12H22O11。
性质：可发生变旋光现象，能还原Tollens试剂，Fehling试剂或Benedict试剂，是还原糖。 用酶水解后为2分子葡萄糖，其中一个是α-D- 吡喃葡萄糖，以α-1,4 – 苷键结合
纤维二糖是由一分子β-D- 葡萄糖苷羟基与另一分子葡萄糖C4上的羟基彼此缩合失水而成的，通常将这种形式的苷键称之为β-1,4 – 苷键。分子式C12H22011
性质：可发生变旋光现象，能还原Tollens试剂，Fehling试剂或Benedict试剂，是还原糖。 用酶水解后为2分子D-吡喃葡萄糖，其中一个是β-D- 吡喃葡萄糖，以β-1,4 – 苷键结合 蔗糖是由一分子α-D- 葡萄糖半缩醛羟基与另一分子β-D-果糖半缩醛羟基彼此缩合失水而成的，通常将这种形式的苷键称之为α-1,2– 苷键。分子式C12H22O11
性质：无变旋光现象，不能还原Tollens试剂，Fehling试剂或Benedict试剂，是非还原糖。 用酶水解后为α-D- 吡喃葡萄糖与β-D-呋喃果糖，以α-1,2– 苷键结合
乳糖是由一分子β-D-半乳糖和一分子α-D-葡萄糖在β-1，4-位形成糖苷键相连。分子式C12H22O11
性质：可发生变旋光现象，能还原Tollens试剂，Fehling试剂或Benedict试剂，是还原糖。 用酶水解后得到α-D-葡萄糖，其中一个是β-D-半乳糖，以β-1,4 – 苷键结合
4.纤维素分子式，结构与性质
纤维素的分子式(C6H10O5)n，由D-葡萄糖以β-1，4糖苷键组成的大分子多糖
（1）．溶解性常温下，纤维素既不溶于水，又不溶于一般的有机溶剂，如酒精、乙醚、丙酮、苯等。它也不溶于稀碱溶液中。
（2）．纤维素水解在一定条件下，纤维素与水发生反应。反应时氧桥断裂，同时水分子加入，纤维素由长链分子变成短链分子，直至氧桥全部断裂，变成葡萄糖。
（3）．纤维素氧化纤维素与氧化剂发生化学反应，生成一系列与原来纤维素结构不同的物质，这样的反应过程，称为纤维素氧化。纤维素与较浓的无机酸起水解作用生成葡萄糖等，与较
浓的苛性碱溶液作用生成碱纤维素，与强氧化剂作用生成氧化纤维素。
（4）．柔顺性纤维素柔顺性很差，是刚性的因为（1）它分子有极性，分子链之间相互作用力很强；（2）纤维素中的六元吡喃环结构致使内旋转困难；（3）其分子内和分子间都能形成氢键特别是分子内氢键致使糖苷键不能旋转从而使其刚性大大增加。
5.半纤维素结构与性质
是由几种不同类型的
单糖构成的异质多聚体，这些糖是五碳糖和六碳糖，包括木糖、阿伯糖、甘露糖和半乳糖等。
半纤维素是无定型物质，聚合度较低，具有亲水性，易吸水膨胀
半纤维素(hemicellulose)：指在植物细胞壁中与纤维素共生、可溶于碱溶液，遇酸后远较纤维素易于水解的那部分植物多糖。一种植物往往含有几种由两或三种糖基构成的半纤维素，其化学结构各不相同。树茎、树枝、树根和树皮的半纤维素含量和组成也不同。因此，半纤维素是一类物质的名称。
构成半纤维素的糖基主要有D-木糖、D-甘露糖、D－葡萄糖、D-半乳糖、L-阿拉伯糖、4-氧甲基-D-葡萄糖醛酸及少量L-鼠李糖、L-岩藻糖等。半纤维素主要分为三类，即聚木糖类、
聚葡萄甘露糖类和聚半乳糖葡萄甘露糖类。
性质：
半纤维素的工业利用正在开发，制浆废液可制酵母，酵母又可抽提出10％的核糖核酸，再衍生为肌苷单磷酸酯和鸟苷单磷酸酯，可用作调味剂、抗癌剂或抗病毒剂等。林产化学品法是先用有机酸使纤维原料预水解，水解残渣仍可制浆，质量可与未预水解的浆相媲美，而从水解液可分离出戊糖和己糖组分，所得木糖经处理后制成木糖醇，可作增甜剂、增塑剂、表面活性剂；木糖酸可作胶粘剂；聚木糖硫酸酯可作抗凝血剂。半纤维素糖类可发酵制酒精
6.木质素的三种结构单元，木质素的结构与性质
结构（ 1 ）木质素为天然高分子化合物，具有三维空间结构；木素的超分子结构形式借电子显微镜观察，为球形小粒，并且集聚成为球形聚集体。（ 2 ）为芳香族化合物；（ 3 ）非结晶性；（ 4 ）结构单元为苯丙烷基(三种)；结构单元之间以醚键(C-O-C) 和碳－碳键(C-C)连结.
苯丙烷作为木质素的主体结构单元，共有三种基本结构，即愈疮木基结构、紫丁香基结构和对羟苯基结构。
性质:物理原本木质素是一种白色近无色的物质,分离的木素一般是淡黄色到深褐色,与分离的条件有关。
化学(1)显色反应用苯酚与盐酸处理木材时，木质素产生蓝绿色；用盐酸苯胺处理，木质素产生黄色；用间苯三酚与盐酸处理，木质素产生红紫色，
(2)氧化反应如果用臭氧或过氧化氢作用木材，木质素就生成各种有机酸
(3)水解反应(磺化)木质素与亚硫酸盐在高温下蒸煮，发生磺化反应。
(4)光解反应：木材的光降解主要发生于木质素。对光木质素是不稳定的
(5)碱液对木质素的作用（脱木素反应）原料中的碱与木素反应，使木质素分子的醚键断裂，生成碱木质素而溶于溶液中。
(6)木质素的接枝共聚木质素与烯类单体在催化剂作用下发生接枝共聚反应。
7.淀粉分子式，结构与性质
淀粉是由若干α-D-葡萄糖分子组成的，按结构可分为直链淀粉和支链淀粉。分子式(C6H10O5)n
1. 水解：
2. 显色反应
3. 还原性：淀粉分子的末端虽有自由的苷羟基，却不显示还原性。不能成铩，无变旋现象。 因为苷羟基所占比例太少。
8.淀粉，纤维素，半纤维素，木质素为原料能制备哪些化工产品生物材料和生物燃料
一、木质素：
利用木质素作为橡胶补强剂的方法，属木质素在橡胶工业中应用的技术领域。其要点是在浓缩的造纸废液中加进甲醛制成木质素甲醛树脂，再按比例加入硫磺、氧化锌、硬脂酸、硫化剂、硫化促进剂、硫化活化剂与橡胶在一定温度下进行硫化。本发明可使橡胶中填充大量木质素仍不需加软化剂，这既节省大量橡胶，又可获得优良性质的硫化胶，同时硫化中不会尘土飞扬污染环境，又使造纸废液变害为利，有着很大的社会和经济效益。
木质素成本较低，木质素及其衍生物具有多种功能性，可作为分散剂、吸附剂/解吸剂、石油回收助剂、沥青乳化剂，制浆造纸。
1、用作混凝土减水剂：在混凝土中的掺量一般为水泥质量的0.2-0.3%，可以减少用水量10-15%一般与高效减水剂复配使用。
2、用作选矿浮选剂和冶炼矿粉粘结剂，冶炼业用木质素磺酸钙与矿粉混合，制成矿粉球，干燥后放入窑中，可提高冶炼回收率。
3、耐火材料：制造耐火材料砖瓦时，使用木质素磺酸钙做分散剂和粘合剂，能改善操作性能，并有减水、增强、防止龟裂等良好效果。
4、陶瓷：用于陶瓷制品可以降低碳含量增加生坯强度，减少塑性粘土用量，泥浆流动性好，提高成品率70－90%，烧结速度由70分钟减少为40分钟。
5、其它：木质素磺酸钙还可用于精炼助剂，铸造，水煤浆分散剂，农药可湿性粉剂加工，型煤压制，道路、土壤、粉尘的抑制，制革鞣革填料，炭黑造粒，饲料粘合剂等方面。 木质素磺酸钠是阴离子表面活性剂,棕黄色粉末。主要用于分散染料和还原染料的分散和填充，具有良好的分散性、耐热稳定性和高温分散性，助磨效果良好，对纤维沾污轻，对偶氮染料还原性小。
二、半纤维素
半纤维素制浆造纸，其废液可制酵母，酵母又可抽提出10％的核糖核酸，再衍生为肌苷单
磷酸酯和鸟苷单磷酸酯，也可用作调味剂、抗癌剂或抗病毒剂等。林产化学品法是先用有机酸使纤维原料预水解，水解残渣仍可制浆，质量可与未预水解的浆相媲美，而从水解液可分离出戊糖和己糖组分，所得木糖经处理后制成木糖醇，可作增甜剂、增塑剂、表面活性剂；木糖酸可作胶粘剂；聚木糖硫酸酯可作抗凝血剂。半纤维素糖类可发酵制酒精、糠醛也可生产木糖和木糖醇、
三、纤维素
纤维素的工业作用
羧甲基纤维素钠，俗称纤维素、羧甲基纤维素、cmc等多种称呼，是可再生取之不尽用之不竭的化工原料，广泛地用于纺织，印染，石油钻探，造纸，陶瓷，合成洗涤，日用化工，石墨制品，铅笔制造，卷烟，涂料，建筑用胶等行业。
在其他工业如干粉砂浆建材，内外墙耐水腻子粉（膏），粘结剂，填缝剂，界面剂，水性涂料，自流平剂等新型建材行业也取得了很大的进步，是有数量和质量都有很大的提高。在造纸业主要有两种用途：浆内添加和表面施胶，浆内添加的添加量千分之三至千分之五，添加量不大可对纸张的纵向和横向拉力提高30%至50%，对纸张的使用和书写起到了很好的作用。表面施胶特别是铜版纸上面做保水剂是其他胶黏剂所不好替代的产品，对纸张的平整度，光洁度都起到了很好的作用
四、淀粉
淀粉可以看作是葡萄糖的高聚体。淀粉除食用为人体提供的能量外，工业上用于制糊精、麦芽糖、葡萄糖、酒精、制氢气等，也用于调制印花浆、纺织品的上浆、纸张的上胶、药物片剂的压制等。可由玉米、甘薯、野生橡子和葛根等含淀粉的物质中提取而得。
淀粉 ：糊精，丙酮 麦芽糖 葡萄糖 乙醇 丙醇，丁醇，戊醇 乙醛，乙烯，乙醚 乙酸 乙酸乙酯
纤维素： 葡萄糖 葡萄糖酸，山梨糖醇，甘露糖醇，丙烯酸
半纤维素 ：木糖 糠醛 木糖醇，呋喃 四氢呋喃，顺丁烯二酸酐
木质素： 蒽醌，酚，甲醇
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