稻麦草碱法脱木质素区域化学及纤维解离点

出处：按学科分类—工业技术 中国轻工业出版社《常用非木材纤维碱法制浆实用手册》第126页（1496字）

区域化学(Jopochemistry)是研究不同区域内各反应物化学反应特性的科学。在木质素化学中脱木质素区域化学是指植物细胞内不同微区的木质素因其物理结构和化学性质的不同，而引起其对化学药剂的反应性能上的差异。

麦草纤维细胞结构各微区的木质素浓度及其在碱法脱木质素过程中的溶出情况见表4－1－7和图4－1－2。

表4－1－7 麦草纤维细胞结构各微区域法脱木质素率分布

注：S－次生壁；ML－胞间层；C－细胞角隅

图4－1－2 麦草碱法脱木质素率与各微区脱木质素率的关系

由图和表可见，麦草纤维细胞在脱木质素过程，各微区的脱木质素速度几乎是相同的，没有发现木材纤维在脱木质素时所产生的细胞壁和胞间层木质素在不同蒸煮阶段所产生的速度差。这种与木材显然不同的现象，不能不引起我们极大的兴趣。进一步的研究结果表明，草类纤维原料碱法脱木质素时没有明显的区域化学现象，主要是由于草类纤维的生物结构特性与木材不同，药液的浸透和木质素降解产物的扩散都较木材容易，而不是由于胞间层木质素特性与木材的差异所造成。因而使胞间层和次生壁木质素能够以同一速度溶出。

稻麦草纤维原料脱木质素的区域化学特性与稻麦草纤维制浆时的纤维解离点有密切关系。

众所周知，化学制浆法是以脱木质素为手段特别是脱除胞间层木质素，达到解离纤维的目的。但在脱木质素过程中纤维中的高聚糖不可避免的遭受降解，并影响纤维的强度，因此化学制浆总是希望提高脱木质素的选择性；希望纤维解离点能发生在纤维受到严重破坏之前。

然而事实证明，草类纤维的解离比木材困难，即纤维解离点所要求的脱木质素程度比木材高。隆言泉等专家在比较了落叶松、荻和稻草的纤维解离点后指出，在硫酸盐法中荻的纤维解离点的脱木质素率要求达到96%左右，稻草为91%左右，而落叶松为86%左右。另据资料介绍，西方铁杉硫酸盐浆纤维解离点浆中木质素含量可达9%，南京林业大学造纸实验室进行的麦草碱法制浆纤维解离点的脱木质素率为92%左右，此时碳水化合物已溶出了1／3。浆中木质素含量已低至2%左右。在常规蒸煮中，此时脱木质素反应已进入残余脱木质素阶段。

造成稻麦草纤维解离点脱木质素率高的主要原因是因为胞间层和细胞角隅固有的木质素浓度较次生壁分别高1．45倍和2．40倍(见表4－1－7)，同时又由于此细胞结构的三个微区的木质素以同一速度脱除，由表可见，当总脱木质素率达80%时，此时的胞间层木质素浓度仅相当于次生壁在总脱木质素率为30%时的浓度，而此时细胞角隅的木质素浓度与原料中次生壁的浓度相等，而不像木材那样，胞间层木质素在蒸煮前期(总脱木质素率在50%以前)较次生壁木质素以极快的速度脱除(见图4－1－3)。

图4－1－3 木材碱法各微区脱木质素反应

因而草类纤维原料必须在总脱木质素率达到极高的程度时，才能使胞间层木质素浓度降至可以使纤维分散的程度。这也是稻麦草纤维制浆得率不能提高的重要原因之一。