杉木综纤维素和木质素的近红外光谱法测定

曹建国 | -> | 1352| 5| 0.210561MB |近红外光谱,综纤维素,木质素

曹建国 曹建国 | 文档量 |浏览量22918

摘 要 用近红外光谱法对杉木中综纤维素和木质素含量进行了快速测定。用常规湿化学方法测定了48 个杉木木材样品的综纤维素和木质素, 用近红外光谱仪采集相应的光谱, 进行二阶微分处理和平滑预处理后,用偏最小二乘法和完全交互验证方式建立相应预测模型。综纤维素校正模型和预测模型的相关系数分别为0196 和0193 ; 预测标准误差分别为0139 和0150 ; 木质素校正模型和预测模型的相关系数分别为0199 和0190 ; 预测标准误差分别为0110 和0128 。结果表明, 近红外光谱法可以快速分析木材中综纤维素和木质素含量。
    近红外(near inf rared , NIR) 光谱分析技术是一类新型的分析技术, 它不是采用传统的研究谱峰归属, 再进行定性、定量分析光谱的研究模式, 而是采用化学计量学中的多元校正方法, 以及现代光学、计算机数据处理技术发展起来的现代分析技术[1 ] 。近红外光的能量与分子振动能量相当, 人们将780~2 500 nm 光谱区定义为近红外光谱区, 近红外光谱主要是含氢基团, 如C —H , O —H , N —H 等基团伸缩振动的倍频吸收谱带及伸缩振动和摇摆振动的合频吸收[2 ] 。木材的主要成分综纤维素和木质素是两种天然高分子聚合物, 分子内大量的含氢基团使其在近红外区域具有丰富的吸收[3 ] 。综纤维素(包括纤维素和半纤维素) 和木质素是组成木材的主要成分, 它们与木材其他性质以及木材的加工利用密切相关。在造纸工业中, 纤维素含量多少与纸浆得率和纸浆质量密切相关; 木质素的含量是制定蒸煮和漂白工艺条件的重要依据[4 , 5 ] 。现在测量造纸原料中综纤维素含量的方法主要
是依据国家标准, 首先用苯2醇溶液抽提试样, 然后用水、冰醋酸、亚氯酸钠的混合溶液酸解三到四次, 再进行抽吸过滤; 测量一个样品的化学成分含量, 一个有经验的试验员大约需要耗费2~4 d 的时间。木质素的测量同样比较繁琐、费时。因此, 无法满足林木培育和木材工业中大批量样品的测定需求[6-9 ] 。
    近红外光谱法是一种准确、无损的快速分析方法, 近年来在木材科学研究方面得到了越来越多的重视。国外在木材的化学性质、物理性质、力学性质等方面都做了一些研究[10-15 ] , 国内, 中国林业科学研究院已经就近红外光谱法预测木材密度、微纤丝角、结晶度、腐朽性质等方面进行了研究[16-20 ] 。
    本文首先按照湿化学方法测定了人工林杉木木材的综纤维素和木质素含量, 利用近红外光谱技术结合偏最小二乘法, 分析了我国特有的人工林树种杉木木材的综纤维素、木质素含量, 这对实现木材化学成分的快速、准确测定以及促进近红外光谱技术在我国木材科学与造纸工业中的应用具有重要意义。
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