木材漂白的研究现状与趋势
发布时间: 2015年07月14日 14:17:39
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木材是三大建筑材料（钢筋、水泥、木材）中与人类最具亲和力的天然材料，具有很高的可用性、再生性和重要的经济价值。随着人们对环保的认识越来越深刻，绿色消费趋势日益上升，化纤对人体的危害和对环境的污染引起了各国政府和人民的关注，而粘胶纤维、醋酸纤维、lyocell纤维深受人们青睐。制浆造纸厂遍及全国各地，其制浆和漂白造成的污染相当严重，虽蒸煮黑液可回收解决，但毒性极大的漂白废水污染仍一直困扰着造纸工业。特别是十几年来，木材工业、制浆造纸业得到强劲发展，适于木材加工和制浆的木材被大量消耗，由此引起环境恶化，因此天然林受到世界各国的广泛保护，使全球木材工业原料供应正逐步由天然林转向人工林。人工林生长快，成材早，材质较疏松，材色不匀，色调晦暗，加之木材在贮存、加工过程中产生的变色、污染等，使其在家具、造纸、人造纤维、地板等方面的应用受到很大限制，从而降低了木材的利用价值。因而，材色问题成了木材工业、造纸业及人造纤维业亟待解决的问题。目前，我国人工林面积已居世界第一位。要想最大程度地发挥人工林木材的使用潜力，只有彻底掌握那些控制其性能的机理，才能最终按照需要改变这些性能。所以，发展木材漂白新技术，能够促进形成绿色产业链，促进绿化，快速增加森林覆盖面积，扩大城乡就业，形成高效林业，故具有重大的生态效益、经济效益和社会效益。
木材细胞壁的主要成分是纤维素、半纤维素和木素。纤维素和半纤维素不吸收可见光，而作为基质存在于纤维素微细纤维之中的木素是主要的显色物质，它的基本结构单元是苯丙烷基，其中的苯环、醌类和其单体侧链的羰基（>C=O）、羧基（-C=O-OH）中，都含有碳-氧（C=O）、碳-碳（C=C）共轭双键结构的发色基团，是木材颜色的重要来源。此外，木材组分中大量存在的羟基（-OH）和甲氧基（-OCH3），虽自身无色，但在光（尤其是紫外光）和氧的作用下，极易发生降解，使木材色调变深，是一种潜在的发色基团，被称做助色基团。木材的漂白过程，就是利用化学药剂使木材材面氧化、还原，破坏木材中能吸收可见光的发〖CM（21）色基团（如C=C、C=O）或封闭助色基团（如-OH），使其产生增白和脱色作用。所使用的化学药剂可分为氧化型和还原型2种。
漂白剂选择
理想的漂白效果是在除去有色物质的同时，尽量不损伤材面。在呈色物质能用溶剂抽提时，最好用溶剂抽提的方法；不能用溶剂抽提时，可采用分解呈色物质的方法；在分解有困难时，则应采取对呈色物质改性的方法[4]。分解和改性的方法有氧化法、还原法、甲基化法、乙酰化法等，无论采用哪种方法，原则上都是用尽可能少的药剂，取得尽可能好的漂白效果，也就是最大限度地发挥漂白剂的作用，降耗增益。
木材是一种天然材料，材色在株内、株外都存在着变异性，在选择漂白药剂时，不但要根据材面色泽及脱色的难易程度，还要考虑漂白处理工艺的简单易行，药品价格及用量应尽可能的低，药品对人体是否有伤害、对环境是否有污染等因素。
白腐菌漂白机理
在适宜的条件下，黄孢原毛平革菌（Phanerochaete chrysosporium）、多年层孔菌（Forces annosus） 、木灵芝（Ganderma ostale） 、贝壳状革菌（Panus conchatus） 、射脉齿菌（Phlebia radiata） 、杂色云芝（Tranzetes versicolor）、粪生黑蛋巢菌（Cythus stererreus） 、白腐菌IZU－154 、糙皮侧耳菌（Pleurotus ostreatus） 等白腐菌的菌丝开始生长，菌丝在生长蔓延的过程中分泌出大量的胞外氧化酶，其中关键的2类过氧化物酶LiP和MnP，在分子氧的参与下，依靠自身形成的H2O2，触发启动一系列自由基链反应，使木素结构中的苯环发生单电子氧化反应形成阳离子基团，而后发生一系列自发反应而降解。这些降解过程包括甲氧基的脱除、Cα—Cβ键、Cβ—Cγ键以及烷基芳基醚键的断裂，直至苯环的开环裂解等。木素的降解产物继而再被菌丝体吸收，最终氧化成为二氧化碳和水。
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木材是三大建筑材料（钢筋、水泥、木材）中与人类最具亲和力的天然材料，具有很高的可用性、再生性和重要的经济价值。随着人们对环保的认识越来越深刻，绿色消费趋势日益上升，化纤对人体的危害和对环境的污染引起了各国政府和人民的关注，而粘胶纤维、醋酸纤维、lyocell纤维深受人们青睐。制浆造纸厂遍及全国各地，其制浆和漂白造成的污染相当严重，虽蒸煮黑液可回收解决，但毒性极大的漂白废水污染仍一直困扰着造纸工业。特别是十几年来，木材工业、制浆造纸业得到强劲发展，适于木材加工和制浆的木材被大量消耗，由此引起环境恶化，因此天然林受到世界各国的广泛保护，使全球木材工业原料供应正逐步由天然林转向人工林。人工林生长快，成材早，材质较疏松，材色不匀，色调晦暗，加之木材在贮存、加工过程中产生的变色、污染等，使其在家具、造纸、人造纤维、地板等方面的应用受到很大限制，从而降低了木材的利用价值。因而，材色问题成了木材工业、造纸业及人造纤维业亟待解决的问题。目前，我国人工林面积已居世界第一位。要想最大程度地发挥人工林木材的使用潜力，只有彻底掌握那些控制其性能的机理，才能最终按照需要改变这些性能。所以，发展木材漂白新技术，能够促进形成绿色产业链，促进绿化，快速增加森林覆盖面积，扩大城乡就业，形成高效林业，故具有重大的生态效益、经济效益和社会效益。
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材色与木材纹理、强度、密度一样，是评价木材质量并决定其价值的一个重要指标。木材漂白是用化学药剂使实木、单板、木片、木浆颜色变浅、色调均匀、污染消除的加工过程，是实木制品、人造板装饰、制浆造纸及人造纤维的一个重要加工环节，也是高级人造板装饰、纸张及人造纤维生产的一个重要组成部分。由于木材工业、造纸工业及人造纤维业的持续强劲发展，木材漂白备受重视，大量的木材漂白新技术不断涌现。
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木材漂白基本原理和常用药剂木材细胞壁的主要成分是纤维素、半纤维素和木素。纤维素和半纤维素不吸收可见光，而作为基质存在于纤维素微细纤维之中的木素是主要的显色物质，它的基本结构单元是苯丙烷基，其中的苯环、醌类和其单体侧链的羰基（>C=O）、羧基（-C=O-OH）中，都含有碳-氧（C=O）、碳-碳（C=C）共轭双键结构的发色基团，是木材颜色的重要来源。此外，木材组分中大量存在的羟基（-OH）和甲氧基（-OCH3），虽自身无色，但在光（尤其是紫外光）和氧的作用下，极易发生降解，使木材色调变深，是一种潜在的发色基团，被称做助色基团。木材的漂白过程，就是利用化学药剂使木材材面氧化、还原，破坏木材中能吸收可见光的发〖CM（21）色基团（如C=C、C=O）或封闭助色基团（如-OH），使其产生增白和脱色作用。所使用的化学药剂可分为氧化型和还原型2种。
漂白剂选择
理想的漂白效果是在除去有色物质的同时，尽量不损伤材面。在呈色物质能用溶剂抽提时，最好用溶剂抽提的方法；不能用溶剂抽提时，可采用分解呈色物质的方法；在分解有困难时，则应采取对呈色物质改性的方法[4]。分解和改性的方法有氧化法、还原法、甲基化法、乙酰化法等，无论采用哪种方法，原则上都是用尽可能少的药剂，取得尽可能好的漂白效果，也就是最大限度地发挥漂白剂的作用，降耗增益。
木材是一种天然材料，材色在株内、株外都存在着变异性，在选择漂白药剂时，不但要根据材面色泽及脱色的难易程度，还要考虑漂白处理工艺的简单易行，药品价格及用量应尽可能的低，药品对人体是否有伤害、对环境是否有污染等因素。
白腐菌漂白机理
在适宜的条件下，黄孢原毛平革菌（Phanerochaete chrysosporium）、多年层孔菌（Forces annosus） 、木灵芝（Ganderma ostale） 、贝壳状革菌（Panus conchatus） 、射脉齿菌（Phlebia radiata） 、杂色云芝（Tranzetes versicolor）、粪生黑蛋巢菌（Cythus stererreus） 、白腐菌IZU－154 、糙皮侧耳菌（Pleurotus ostreatus） 等白腐菌的菌丝开始生长，菌丝在生长蔓延的过程中分泌出大量的胞外氧化酶，其中关键的2类过氧化物酶LiP和MnP，在分子氧的参与下，依靠自身形成的H2O2，触发启动一系列自由基链反应，使木素结构中的苯环发生单电子氧化反应形成阳离子基团，而后发生一系列自发反应而降解。这些降解过程包括甲氧基的脱除、Cα—Cβ键、Cβ—Cγ键以及烷基芳基醚键的断裂，直至苯环的开环裂解等。木素的降解产物继而再被菌丝体吸收，最终氧化成为二氧化碳和水。
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