[發明專利]一種快速準確測定木素中羰基含量的方法

在審

• 申請號: 201510275832.9
• 申請日: 2015-05-26
• 公開（公告）號: CN104931608A
• 公開（公告）日: 2015-09-23
• 發明（設計）人: 李靜;柴欣生;胡會超
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01N30/02
• 分類號: G01N30/02
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 羅觀祥

技術領域

本發明涉及制漿造紙工業領域，尤其涉及一種快速準確測定木素中羰基含量的方法。

背景技術

木素是植物界中僅次于纖維素的最豐富和最重要的有機高聚物，并且由于木素的可再生性，使得木素成為可取代石油產物的潛在資源。目前商業木素一般為造紙工業副產物的衍生化產品，是通過化學制漿工藝從植物纖維中分離出來的。而將木素用于生物質精煉以提取高價值副產物或化學品時，木素結構中的官能團，例如羧基，甲氧基以及羰基，決定了其工業應用的方向。在木素的官能團中，羰基可被氧化為羧基，也可被還原為羥基，均對酚型化合物的交聯反應等有著重要的影響。因此，對于木素相關的研究及應用，快速并準確的測定木素中的羰基是十分必需的。

傳統測定木素中羰基的方法包括以羥胺為反應劑的肟化反應法，但實驗操作步驟復雜，繁瑣，樣品處理時間長。盡管現代儀器，比如紫外示差光譜法，紅外光譜法，¹⁹F核磁共振光譜法，近紅外光譜法以及拉曼光譜法也可用于木素中的羰基檢測，但由于木素中羰基含量低以及其他基團的干擾，對羰基進行準確的定量檢測非常困難。因此，有必要開發一種新的檢測方法來快速且簡便的測定木素中羰基的含量。而基于頂空分析的氣相色譜法可以有效消除樣品中非揮發性物質對色譜儀器的傷害，是一種特別適合工業樣品快速分析的手段。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可以實現快速測定、分析結果準確度高、且操作簡便的快速準確測定木素中羰基含量的方法，克服目前分析木素中羰基含量的方法所存在的弊端。

本發明采用過量的硼氫化鈉(NaBH₄)高效并選擇性的還原木素中的羰基(見式(1))，未參與反應的NaBH₄在加熱、中性或酸性條件下分解轉化生成氫氣(H₂)(見式(2))，通過定量檢測H₂，從而間接檢測出木素中的羰基基團含量。

4-CO-+BH₄^-+2OH^-+H₂O→4-CHOH-+BO₃^3-??(1)

BH₄^-+2H₂O→BO₂^-+4H₂↑??(2)

本發明通過下述技術方案實現：

一種快速準確測定木素中羰基含量的方法，包括以下步驟：

(1)樣品制備過程：將待測樣品放入頂空瓶中，再向頂空瓶中加入氫氧化鈉溶液、二氧化硅(SiO₂)、NaBH₄溶液，采用氮氣排空氣后將頂空瓶封蓋，在恒溫水浴鍋中反應完成后，取出頂空樣品瓶并冷卻到室溫，然后注入硫酸(H₂SO₄)溶液即可；以不加木素樣品時為空白；

(2)建立標準曲線：將標準樣品配置于NaOH溶液中為母液，以制備不同濃度梯度的木素模型物溶液，經步驟(1)處理后，進行頂空氣相檢測，根據空白樣品所得到的H₂信號值減去木素模型物溶液所得H₂信號值，與已知的羰基含量之間的對應關系能得到一條標準曲線；

(3)樣品檢測：經步驟(1)處理后的含有木素溶液的頂空瓶放入頂空氣相色譜中，在頂空進樣器中經過平衡后，經過氣相色譜檢測，記錄氫氣的氣相信號值；

(4)結果計算：將步驟(3)所得氣相信號值與步驟(2)所得的標準曲線進行比較或輸入通用模型，得到樣品中羰基含量。

步驟(1)中用于預處理的樣品絕干質量為0.08±0.005g(稱準至1mg)，所述NaOH溶液為0.1mol/L，體積為1mL；所述二氧化硅為200目，質量為5g；所述NaBH₄溶液濃度為0.5g/L(配于0.1mol/L?NaOH溶液中)，體積為1mL；所述排空氣時間為1min，所述恒溫水浴溫度為80℃±2℃，所述恒溫水浴鍋中反應時間為30min，所述硫酸為0.8mol/L，體積為1mL。

進一步優化，步驟(2)中所述的標準樣品為0.1g香草酮，配置于15mL0.1mol/L?NaOH溶液中為母液，以制備不同濃度梯度的香草酮溶液，量取1mL于頂空瓶中，經步驟(1)處理后，進行頂空氣相檢測，根據空白樣品所得到的H₂信號值減去香草酮溶液所得H₂信號值，與已知香草酮的羰基含量之間的對應關系能得到一條標準曲線。