活性炭吸附降低木質(zhì)素混合物氣味

　　綜合利用木質(zhì)素等天然高分子材料，可以加速礦物油類商品的替代。然而，高質(zhì)量應(yīng)用的一個(gè)限制因素是工業(yè)木質(zhì)素產(chǎn)生的混合物的氣味非常難聞。所以需要使用其他工藝去除，在本研究中，兩種木質(zhì)素混合物的氣味降低是通過(guò)在過(guò)程應(yīng)用中加入5%的活性炭和0.7%的剝離劑來(lái)實(shí)現(xiàn)的。由此產(chǎn)生的氣味優(yōu)化混合物具有潛在的更廣泛應(yīng)用領(lǐng)域和更高的接受度。

　　氣味等級(jí)是怎么分析的

　　對(duì)于氣相色譜分析，用50mL二氯甲烷萃取2g的每種木質(zhì)素混合物30分鐘。過(guò)濾、通過(guò)溶劑輔助風(fēng)味蒸發(fā)進(jìn)行分離，隨后通過(guò)微量蒸餾進(jìn)行濃縮。接下來(lái)，將獲得的餾出物逐步稀釋。這種技術(shù)是氣味提取物稀釋分析，用于測(cè)定在氣相色譜分析過(guò)程中可檢測(cè)為氣味活性化合物的單一氣味劑的相對(duì)氣味效力。兩種木質(zhì)纖維素混合物的感官特性在不同的環(huán)節(jié)中進(jìn)行了分析，從而盡可能準(zhǔn)確地暴露出未經(jīng)處理的混合物和氣味減少的混合物之間的氣味差異。作為第一個(gè)參數(shù)，處理過(guò)的混合物的總氣味(0-10級(jí))與未處理的混合物(定義為最大10級(jí))直接比較來(lái)確定。其次，單一氣味特征是按會(huì)話定義的，隨后進(jìn)行評(píng)分(圖1)。

　　圖1：(a)木質(zhì)素混合物1和(b)混合物2的氣味特征，(c)用活性炭或汽提劑處理的兩種木質(zhì)素混合物的整體氣味的等級(jí)。

　　使用過(guò)的添加劑的氣味減少效力

　　用活性炭處理的兩種混合物的整體氣味都顯著降低。在這里，木質(zhì)素混合物1活性炭的影響尤其強(qiáng)烈達(dá)到了48%，而混合物2活性炭的影響為22%。較低的硫磺味和焦味歸因于硫化合物的減少，表現(xiàn)為最多三個(gè)等級(jí)的降低。在存在活性炭的情況下，30%的硫化合物甚至不再可察覺。硫化合物的顯著減少的主要原因是活性炭的吸附，因?yàn)楸晃�附的這些物質(zhì)占?xì)馕秳┑闹饕�部分，而木質(zhì)素混合物2中只有很少的硫化合物。所以味道去除效率低些，活性炭被證明在減少含硫氣味方面是有效的。活性炭減少氣味活性化合物的潛力不僅限于硫化合物。此外，醛的味道也可以減少，例如在主要有效化合物(E)-2-壬烯醛和(E,Z)-2,6-壬二烯醛的情況下。呋喃化合物平均降低了兩個(gè)氣味稀釋步驟。

　　酚醛氣味劑的OD因子降低了兩到三個(gè)步驟的相同趨勢(shì)，但是，僅在混合物1存在活性炭的情況下。在混合物2活性炭中，檢測(cè)到大多數(shù)酚類物質(zhì)的氣味稀釋因子與未處理木質(zhì)素混合物1中的相同。一種可能的解釋是活性炭的吸附能力強(qiáng)烈依賴于許多因素，即顆粒大小、孔隙率、表面微觀結(jié)構(gòu)和有機(jī)材料。此外，吸附、物理吸附和化學(xué)吸附這兩種方式都受吸附分子特性的影響，對(duì)于不同的化合物類別，吸附分子的特性可能會(huì)有所不同。例如，證實(shí)與簡(jiǎn)單的孔隙率效應(yīng)相比，酚類作為弱有機(jī)電解質(zhì)的吸附要復(fù)雜得多。例如，活性炭的氧化預(yù)處理可以增加酚類化合物的吸附，而酸性氧表面復(fù)合物會(huì)降低酚類的化學(xué)吸附。因此，苯酚還原的不同效力可能分別是由兩種木質(zhì)素的不同性質(zhì)引起的。特別是酸含量、pH值或氧氣可用性可能會(huì)影響活性炭的吸附能力。

　　剝離劑與活性炭相比，所應(yīng)用的含有聚合物表面活性物質(zhì)的加工添加劑對(duì)氣味去除的影響更為不均勻。詳細(xì)地說(shuō)，在混合物剝離劑的情況下，整體氣味和單一氣味特征都沒有顯著降低。在分子水平上對(duì)氣味劑的分析表明，大多數(shù)酚、醛、呋喃要么沒有減少，要么只減少了可以忽略不計(jì)。在數(shù)量上占主導(dǎo)地位的硫化合物的情況下也觀察到了同樣的情況。然而，對(duì)于混合物2，氣味劑通常減少一個(gè)或在少數(shù)情況下最多兩個(gè)氣味稀釋步驟，即醛、2-環(huán)戊烯-1-酮、呋喃和酚類化合物。尤其是蘇打水混合物特有的(E,Z)-2,6-壬二烯醛，其氣味稀釋因子降很多。大多數(shù)氣味類別的減少反映了26%的整體氣味顯著降低。此外，由于發(fā)現(xiàn)剝離劑的還原潛力對(duì)于單一氣味類別是相似的，因此沒有檢測(cè)到氣味特征的單一質(zhì)量的變化。

　　圖2：(a)在未處理和處理過(guò)的兩種木質(zhì)素混合物中檢測(cè)到的含硫氣味劑氣味稀釋因子的彩色差異和(b1-b5)硫氣味劑的結(jié)構(gòu)式根據(jù)其化學(xué)結(jié)構(gòu)分為亞組數(shù)字(2-44)是指氣味的連續(xù)順序。

　　活性炭吸附降低木質(zhì)素混合物氣味，中性和無(wú)害的氣味定義了天然聚合物的一項(xiàng)關(guān)鍵質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。木質(zhì)素中的氣味負(fù)荷尤其高，這阻礙了同樣氣味的木質(zhì)素混合物的高質(zhì)量應(yīng)用。正如本研究所證實(shí)的，在熱和剪切力強(qiáng)烈的擠壓過(guò)程中的高熔體溫度導(dǎo)致新形成了各種特別有氣味的硫化合物。因此，所產(chǎn)生的燒焦和硫磺氣味感覺是分析的木質(zhì)素混合物的特征。在氣味減少方面，在擠出過(guò)程中使用活性炭作為添加劑，這對(duì)兩種木質(zhì)素共混物產(chǎn)生了顯著的積極影響。在48%的情況下，氣味的減少特別有效，這歸因于可感知的硫化合物從31種大幅減少至18種。關(guān)于苯酚的減少，與混合物2相比，混合物1的效果更高，這與木質(zhì)素的不同材料特性有關(guān)。總之，氣味控制在混合物生產(chǎn)過(guò)程中被證明是必不可少的，并且在通過(guò)添加活性炭的木質(zhì)素混合物的情況下尤其有效。本研究中獲得的知識(shí)為進(jìn)一步優(yōu)化木質(zhì)素混合物的氣味奠定了基礎(chǔ)，特別是對(duì)于更高質(zhì)量的應(yīng)用，并且從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，相對(duì)于其他木質(zhì)材料系統(tǒng)具有很高的轉(zhuǎn)移潛力。

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