木醋液研究现状及其综合利用1)王海英 杨国亭 周 丹(东北林业大学,哈尔滨,150040) (黑龙江省森林植物园)摘 要 从植物资源综合利用的角度出发,重点介绍了将废弃植物通过炭化方式获得木醋液的采集方法、组成、理化性质、精制方法和应用试验与研究。

木醋液的组成和性质随原材料的种类、含水率、热分解方法、采集工艺、存放时间和精制方法的不同而变化。

静置法、蒸馏法、过滤法和分配法是其常用的精制方法。

探讨了木醋液的研究发展趋势。

关键词 木醋液;采集;组成;理化性质;精制;应用分类号 X712:S72Research Situation and Comprehensive Utilization o f Wood Vinegar/Wang Haiying,Yang Guoting(Northeast Forestry Uni versity,Harbin150040,P.R.China);Zhou Dan(Forest Botanical Garden of Heilongjiang Province)//Journal of Northeast Forestry Uni versity.-2004,32(5).-55~57The collecting methods,components,physical-chemical characteristics,refining methods and utilization of wood vinegar were su mmarized from the aspects of obtaining wood vinegar from was te plants by carbonizing for the comprehensive utilization of plant resources.The properties and components of wood vinegar vary with the kinds of materials,moi sture con ten t,the method of thermal-decomposition,the collecting technology,the peri od of s torage and refining method.The refining methods of layi ng, dis tilling,filtrating and distributing are in common use.Moreover the development of wood vinegar in China was also discussed.Key words Wood vinegar;Collecting;Component;Physical-chemical characteristics;Refining;Utilization粗木醋液是从木材或木材加工废弃物(如木屑)、木材加工剩余物和采伐剩余物以及森林抚育采伐获得的枝桠和枝条等炭材干馏设备中导出的蒸汽气体混合物经冷凝分离后得到的液体产物。

粗木醋液是棕黑色液体,其中含有大量焦油及有害物质等,需根据不同用途进一步精制。

阔叶材干馏时得到的粗木醋液静置澄清时分为两层,上层为澄清木醋液,下层为沉淀木焦油。

20世纪80年代,粗木醋液作为木材炭化的副产物,在我国林产化工上的应用主要是作为一种化工原料。

将澄清木醋液进一步加工可得到醋酸(或醋酸盐)、丙酸、丁酸、甲醇和有机溶剂等产品,沉淀木焦油经加工后可以得到杂酚油、木馏油、木焦油抗聚剂、木沥青等产品。

近年来,日本对精制木醋液(简称木醋液)进行了大量研究,发现将木醋液的稀释液或木醋液与木炭粉的混合物(粉剂)施用于某些作物时,具有明显的促进生长效果[1]。

日本研究还发现,根据不同用途采取不同的精制方法得到的木醋液,可以作为医药原料(皮肤药等)、食品添加剂(熏液等)、染料原料(媒染剂原料)、脱臭剂(家庭用脱臭剂原料等)、农药原料(农药添加剂)、土壤改良剂(发根促进剂等)和植物生长促进剂原料等。

在日本,已有不同用途的木醋液产品在市面上销售(如消臭剂等)[2]。

在韩国,人们将木醋液经提炼加工成为一种叫 森林饮料 的保健品[3]。

由于木醋液是木材或木材加工废弃物(如木屑)、采伐剩余物以及森林抚育采伐获得的枝桠和枝条等通过炭化方式得到的一种植物源物质,它在废弃植物的综合利用以及环境保护和可持续发展农业上具有重要意义。

木醋液的含义极为广泛,其根本含义是指木材干馏得到的液体产物在澄清分离出沉淀木焦油后的红褐色液体。

随着制炭工业的发展,除木材以外的植物(如竹材、玉米核、蒿草、松塔、杂草、棕榈核等)也可以通过干馏得到与木醋液性质相似的液体,通常人们也把它叫做木醋液或植物酸[4]。

李瑜等1)国家林业局948国际引进项目。

第一作者简介:王海英,女,1970年12月生,东北林业大学林学院,讲师。

收稿日期:2003年1月14日。

责任编辑:张建华。

在 从木醋液中制取醋酸的方法研究 中提到 木醋液是木材及废植物热解干馏时产生的重要副产品 [5]。

因木醋液的性质随其制法不同而异,所以提到木醋液时,最好将其原料名称放在木醋液名称前面,以便人们研究比较,如桦木木醋液、柞木木醋液、硬杂木锯(木)屑木醋液等。

其他原料如竹材、玉米核、蒿草、松塔、杂草、、棕榈核等炭材通过干馏得到与木醋液性质相似的液体,通常将原料名称加到醋液前面,如竹醋液、玉米核醋液、蒿草醋液、松塔醋液、杂草醋液、棕榈核醋液等。

竹醋液还可以根据竹子种类不同分为很多种竹醋液。

目前我国北方研究以木醋液为主,南方以竹醋液为主,这主要是与原料来源方便有关。

笔者主要介绍木醋液研究现状及其研究木醋液的一点心得,以期对北方废弃植物的综合利用提供借鉴。

1 木醋液的采集方法根据华明科技信息 醋酸钙()、李斌[6]提到的木醋液制法以及笔者采集木醋液的经验,粗木醋液主要是在烧炭过程中将导出的蒸汽气体混合物经冷凝分离后得到的液体产物。

烧炭也就是木材热解的过程,木材热解过程伴随着反应温度的变化,即烧制木炭过程中产生的烟的温度不同,收集到的木醋液的成分也不同。

华明科技信息 醋酸钙()、李斌[6]以及杉浦银治[7]提到,当烧制木炭过程中产生的烟的温度为90 左右(一般是82 开始收集,有强烈的烟香味)时,开始收集木醋液比较合适。

木炭烧制时,先从烟道冒出黑烟是燃烧炉的烟;当木材初期着火时,排出的白烟大部分是水蒸汽,采集木醋液时不考虑这两种气体。

待有黄褐色刺激辣味气味的烟冒出,表明炭窑木材热解,这时可以开始收集木醋液气体,直到窑内炭化完全为止。

当从炭窑冒出青色或蓝色的烟时,停止收集木醋液,因为这时木素开始热解,气体中具有高含量的木焦油或它的分解物,木醋液的数量减少(此阶段烟的温度一般为170~250 )。

采用这种方法,可得到高浓度、数量多的木醋液。

这是木醋液最基本的采集方法。

木材的含水率对木醋液的成分含量有影响,烧炭前木材或其他炭材料要风干。

木醋液有很多用途,可根据各用途所需要的有效成分含量在基本采集方法基础上做一些改进,如对最佳的烟的温度第32卷第5期东 北 林 业 大 学 学 报Vol.32No.5 2004年9月JOURNAL OF NORTHEAST FORES TRY UNIVERSITY Sep.2004范围或炭化前对不同炭材料做一些预处理(包括化学试剂处理等),以得到高浓度、数量多的木醋液。

Lu BaoWang等[8]研究了乙酸水溶液预处理对日本杉木炭化的影响,结果表明:乙酸水溶液预处理的日本杉木炭化得到木醋液的产量增加,木焦油和木炭的产量减少。

笔者收集的粗木醋液,主要是在烧炭过程中将导出的蒸汽气体混合物经冷凝分离后得到的液体产物,其目的是与生产实践相结合,解决烧炭时的环境污染问题。

木醋液的这种采集方法,为废弃植物的综合利用提供了一个新的思路。

木醋液采集方法的改进措施有待进一步研究。

2 木醋液的精制将炭窑烧木炭时冒出的烟回收冷却后,得到的是粗木醋液。

粗木醋液是棕黑色液体,其中含有大量焦油及有害物质等,需根据不同用途进一步精制。

木醋液的精制方法主要有静置法、蒸馏法(常压蒸馏、减压蒸馏)、过滤法和分配法。

日本东海化成株式会社[9,10]通过比重分离法、静电法、膜过滤法和吸附剂法的配合使用,能够制造出稳定的精制木醋液。

日本农研泰克诺株式会社[9,11]试验了按不同排烟温度收集木醋液的效果,即在低温(排烟温度为90 以内)、中温(90~150 )、高温(150 以上)3个温度范围内分别收集木醋液,在西红柿、茄子及甜瓜栽培中施用木醋液进行试验,发现中温、高温收集的木醋液及活性炭处理过的木醋液具有维持生育后期的作物长势之效果,对甜瓜还具有避免连茬栽植时的不利影响。

中温收集的木醋液对蔬菜作物的成长最有效。

我国生产的木醋液主要采用的是静置法、简单蒸馏和用活性炭或木炭粉的精制方法[3,12,13]。

笔者研究木醋液对植物生长调节作用的叶面喷施试验认为,静置法相对好些,一般采集到的木醋液至少要静置6个月以上。

3 木醋液的组成和理化性质木醋液的组分种类、含量随采集工艺、存放时间和精制方法等不同而异。

日本研究成果表明[9,14]:木醋液的成分涉及到许多种类的化合物,其中大多数是微量成分,其主要成分是水,其次是有机酸、酚类、醇类和酮类等物质。

酸类物质是木醋液中最具特征的成分,在木醋液中的含量也高,往往占有机物的50%以上。

木醋液中的其它成分还有胺类、甲胺类、二甲胺类、吡啶类等分子中含氮的碱类物质。

但它们在木醋液中含量都很低。

朴哲等[13]对木醋液精制后,利用GC/MS对样品进行分离定性,检出的主要成分用相对含量表示如下:水93.97%,乙酸2.87%,丙酸0.41%,1-羟基-2-丁酮0.84%,2-乙氧基丙烷0.08%,糠醛0.69%,2-环戊烯-1-酮0.09%,3-甲基吡啶0.05%,丁内酯0.77%,3-羟基-2-丁酮0.07%,其他0.16%。

木醋液的性质随其制法、炭材的种类、炭材的含水率不同而异。

日本研究成果表明[9,14]:同是土窑,白炭窑木醋液比黑炭窑木醋液的酸度高;阔叶材干馏木醋液比针叶材干馏木醋液的酸度高;干馏釜及平炉生成的木醋液(除树皮为原料的平炉木醋液以外)通常比土窑烧炭得到的木醋液比重大,溶解焦油含量高,p H值较低。

日本研究成果还表明[15]:乙酸在木醋液中的含量很大并具有很高的活性,邻位取代的苯酚比苯酚具有更高的活性。

玉川甲泰[16]对木醋液的稀释倍数和p H值的关系研究表明:随着稀释倍数的增加,p H值增大。

日本以阔叶材为原料制出的农业用木醋液品质基准为[2]:有机酸(以醋酸计)4%以上;密度(20 )为1.0200~1.0400g/cm3;p H值为2.3~3.5;外观为褐色透明液。