半纤维素在离子液体中的溶解和再生过程研究

郑勇　彭聪虎　郑永军

摘要：以6种典型的咪唑类离子液体为绿色溶剂，系统地测定了半纤维素的模拟化合物木聚糖在其中的溶解度.结果表明：氯盐型离子液体对木聚糖的溶解能力较强，在373.2 K时，木聚糖的溶解度最大可达12.09 g；当阴离子相同时，阳离子上含有羟乙基的离子液体对木聚糖的溶解能力最强，其次是阳离子上含有烯丙基和丁基的离子液体.采用红外光谱研究了木聚糖再生前后的组成和结构变化，从微观角度证明离子液体破坏了木聚糖中的氢键体系，使木聚糖分子中和分子间的氢键作用减弱，该过程是实现木聚糖溶解的主要原因.

Abstract：Six typical imidazolium＼|based ionic liquids were prepared and used as green solvents in the dissolution of the model compound of hemicellulose xylan.The result showed that chloride salts had higher dissolving capacity of xylan.The solubility of xylan could be as high as 12.09 g at 373.2 K.When containing the same anions， the ionic liquids with hydroxyethyl groups had highest dissolving capacity， followed by the ones with allyl and butyl groups.Based on IR spectra measurements，the composition and structure change before and after regeneration of xylan were studied.It was confirmed from microcosmic angle that the hydrogen bonding network in xylan had been partly destroyed by ionic liquids.This process was the main reason why xylan could be dissolved in ionic liquids.

0引言

相对于煤和石油等不可再生能源，以绿色植物为代表的生物质能源具有储量大、可再生、绿色环保、价格低廉等优点，是制备氢气和乙醇等清洁能源的理想原料.绿色植物的主要成分是木质纤维素，它主要由纤维素、半纤维素和木质素三部分组成[1].

由于木质纤维素的成分比较复杂，通常情况下，木质纤维素难溶于常见溶剂，也难以有效分离.因此如何设计合适的溶剂，将木质纤维素各组分进行溶解并分离，是实现其绿色应用的突破口.以往溶解和分离木质纤维素多用酸、碱溶液和有机溶剂，这些溶剂体系普遍存在着污染重、成本高、回收率低等问题[2].

室温离子液体对纤维素良好的溶解性能为木质纤维素的溶解和分离提供了可能.因此，近年来利用室温离子液体溶解和分离木质纤维素引起了学术界和产业界的高度重视，并取得了一些阶段性成果.其中，R.P.Swatloski等[3-5]国内外学者在溶解纤维素方面做了大量研究，为后续工作开辟了道路.I.KilpelLnen等[6]以[Bmim]Cl（1-丁基-3-甲基咪唑氯盐）、[Amim]Cl（1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐）和阳离子上含苄基的离子液体为溶剂，研究了富含木质素的木材在离子液体中的溶解.Y.Q.Pu等[7]从南方松硫酸盐浆中提取了木质素，并测定了这些样品在[Mmim][CH3SO4]和[Bmim][CF3SO3]等离子液体中的溶解度.

半纤维素是由木聚糖等戊糖和己糖构成的高聚糖分子，结构较为复杂，自然界不存在半纤维素的纯品.相对于纤维素和木质素，目前对于半纤维素的溶解之研究很少，对此缺乏系统的认识.近年来的工作一般集中在通过有机溶剂、酸和碱试剂来进行半纤维素的提取和改性等[8-9]，鲜有文献报道离子液体对半纤维的溶解研究之进展.

为了进一步研究离子液体对半纤维素的溶解性能和过程，本课题以半纤维素的主要成分木聚糖（结构如图1所示）作为半纤维素的模拟化合物的代表进行研究.本文拟先后测定[Bmim]Cl，[Amim]Cl，[Hemim]Cl（1-羟乙基-3-甲基咪唑氯盐），[Bmim][N（CN）2]（1-丁基-3-甲基咪唑双氰胺盐），[Amim][N（CN）2]（1-烯丙基-3-甲基咪唑双氰胺盐）和[Hemim][N（CN）2]（1-羟乙基-3-甲基咪唑双氰胺盐）6种离子液体在不同温度下对木聚糖的溶解情况，比较不同离子液体对木聚糖溶解性能的差异，探讨木聚糖的再生问题.

1材料与方法

1.1试剂与纯化

木聚糖（纯度约90%），美国Sigma公司产，研磨后置于真空干燥箱中于-0.1 MPa，333 K下干燥48 h；N-甲基咪唑、氯代正丁烷、烯丙基氯、2-氯乙醇、乙酸乙酯、丙酮、二氯甲烷，均为分析纯，北京化学试剂公司产，使用前通过蒸馏提纯，并经分子筛进行干燥；二氰胺钠（分析纯），营口三征有机化工股份有限公司产，置于真空干燥箱中，于333 K下干燥48 h.

1.2主要实验仪器

RET basic型高精度恒温磁力搅拌器，德国IKA公司产；XYJ-802型离心沉淀机，江苏医疗器械厂产；RE-58型旋转蒸发仪，上海亚荣生化仪器厂产；DZF-6020型

真空干燥箱，DHG-9036A型电热恒温鼓风干燥箱，上海精宏实验设备有限公司产；FA2104型

电子分析天平，上海恒平科学仪器有限公司产；

1.精神动力：马克思主义的内在品格

马克思主义的根本特征突出地表现为它的实践品格。“哲学家们只是用不同的方式解释世界，而问题在于改变世界。”[1]马克思以此鲜明地宣告了马克思主义的历史使命不止于认识世界，更在于改造世界，推动历史发展。科学社会主义的历史进程也充分证明，只有在实践中才能发现历史发展规律，并运用这一规律促进社会的变革和进步。马克思主义传入中国之后，中国共产党立足于中国近代国情，从中国近代社会矛盾运动中发现革命的动力与机制，开创了新民主主义革命的新篇章。当前中国的改革也是向现代社会转型的革命，中国共产党抓住了当前中国社会的主要矛盾，创新了对社会主义本质的认识，开创了依托全球化和现代市场经济体系发展中国特色社会主义的实践。进入新时期以来，我国逐步建立起社会主义市场经济体制，推动社会主义执政能力和执政体系的现代化，集中体现了马克思主义的实践品格。

马克思主义的科学品格是当代马克思主义理论和实践创新的重要驱动力。如前所述，马克思主义的科学品格不仅体现在其对自然界和人的思维规律的剖析上，还集中体现在其以历史唯物主义的方法论剖析人类社会发展规律，尊重社会的自然历史进程，以及剖析市民社会的现实运动机制及其发展趋势上。马克思主义的这一科学品格，要求我们要善于发现并运用当代社会的独特发展规律，积极引导、推动中国和全球经济社会的发展。当代中国马克思主义理论和实践的创新与发展是在主动融入全球市场经济体系的过程中进行的，这是马克思主义所面临的新的时代特征。因此，马克思主义的理论和实践创新必须要针对全球化时代的新形势，探索全球化时代生产方式、生活方式和交往方式的运行规律，善于运用这些规律来发展和完善中国特色社会主义。

马克思主义的阶级品格给予了当代中国马克思主义理论和实践创新以重要指引。马克思主义是无产阶级的重要思想武器，它以人的自由全面发展为价值取向。马克思和恩格斯剖析了以资本增值为核心的现代市民社会发展的必然趋势，提出了“两个必然”和“两个绝不会”的判断。他们深刻地指出，这一趋势的发展不是一帆风顺、一蹴而就的。从整体上而言，它受物质生产方式的制约，表现为渐进的自然历史进程。20世纪以来的世界历史表明，无产阶级和全人类的解放事业在现实中还将长期经受资本主导的经济全球化的全方位冲击。因此，马克思主义的理论、运动和制度建设需要正视这一客观现实，及时进行理论和实践创新。特别是我们需要深入分析进入21世纪以来资本全球扩张的新变化和新手段，把全人类解放的共产主义理想目标与社会主义运动和制度建设的诸多现实境况相结合。这是我们党深入研究中国特色社会主义发展战略并做出科学决策的导向标。对于今天的科学社会主义运动而言，面对全球资本主义的现实危机，如何以中国特色社会主义实践及其成就，成功地阐释社会主义的原则、理念，使其为国内人民群众所认同，并为全世界尤其是发展中国家所接受，这是在实践中坚持马克思主义阶级品格的重要任务。而坚持马克思主义的阶级品格就是要以经济社会发展的实际成效，来增强社会主义的现实说服力、凝聚力。

2.根本动力：尊重并发挥人民群众的历史主体地位

尊重人民群众的首创精神是社会主义改革的着力点。人民群众是历史的创造者，这是唯物史观的基本观点。作为“文革”结束后中国进入改革的第一个重大经济举措，家庭联产承包责任制就是源于人民群众的创造。正如邓小平所说的：“农村家庭联产承包，这个发明权是农民的。农村改革中的好多东西，都是基层创造出来的，我们把它拿出来加工提高，作为全国的指导。”[2]如何解决农村剩余劳动力的问题，也是来自于人民群众的创造：发展乡镇企业。因此，马克思主义的理论和实践创新是新时期中国社会变革实践的核心理念，它有赖于以广大人民群众的首创精神来提供持续动力。

因此，当代中国马克思主义理论和实践创新之所以能够充满活力，一个重要原因，就是中国共产党能够妥善处理好人民群众的切身利益和根本利益问题。自古以来，民心得失就是决定封建王朝盛衰的根本所在。在人民当家作主的今日中国，更需要把民情、民意、民心放在首要位置，将之作为一切工作的出发点。“不断实现好、发展好、维护好最广大人民的根本利益。这是中国共产党一切工作的出发点和落脚点，也是正确处理改革、发展、稳定关系的结合点。”[3]根本利益与眼前利益是辩证统一的。只考虑眼前利益，马克思主义的理论和实践创新就会偏离社会主义方向；只考虑长远利益而忽视群众的切身利益，就会有失去现实认同与支持的危险。正因为如此，我们党提出，要“尊重人民主体地位，发挥人民首创精神，保障人民各项权益，走共同富裕道路，促进人的全面发展，做到发展为了人民、发展依靠人民、发展成果由人民共享”[4]，这是马克思主义理论和实践创新在当代中国经济社会发展中的核心任务。

人民群众的认同与支持是马克思主义理论和实践创新的前提。新时期马克思主义的创新奠立于中国共产党推进各项改革和促进社会发展的执政过程，这个过程尤其需要取得人民的认同与支持。中国共产党是工人阶级的先锋队，是马克思主义的践行者，也是中国特色社会主义事业的领导者，这三种角色是以执政党的身份体现出来的。从根本上讲，执政党的地位来自于人民的授权和认可，维护好人民当家作主的权利是巩固党的领导地位、推动马克思主义理论和实践创新的政治保障。

3.核心动力：中国共产党实事求是、与时俱进的学习品质

作为一个马克思主义政党，中国共产党的一大优点就是善于学习，在学习中进行实践探索，在实践中不断推陈出新。邓小平提出的社会主义初级阶段理论、共同富裕理论，以及计划和市场都是手段等一系列思想，理清了中国社会主义实践的性质、方向和历史定位，创造性地发展了社会主义的新路径。随着社会主义市场经济的不断发展，如何解决党的阶级基础和现实社会阶层分化加剧的问题就凸现出来。“三个代表”重要思想的提出积极回应了这一问题，从而使得马克思主义政党理论有了新的突破。“科学发展观”进一步提出了中国共产党领导的中国特色社会主义如何发展的战略思维，灵活运用全面协调可持续发展的理念指导实践工作，把中国特色社会主义事业推进到新阶段。面临国际金融危机的冲击和中国经济发展方式转变的难题，以习近平为总书记的党中央提出用全面深化改革的理论和实践来推动马克思主义的理论和实践创新，提出了“四个全面”的战略布局。这一系列一脉相承而又与时俱进的成果都是推动马克思主义理论和实践创新的生动体现。

4.现实动力：改革开放以来一次次化“危”为“机”的经验累积

中国特色社会主义在发展过程中总是伴随着社会转型的种种危机，更面临着国内外不确定性的种种风险。危机和风险含有双重意蕴。一方面，它们的出现说明我们的制度设计和发展机制等还存在漏洞或不足，这些漏洞和不足被西方势力觊觎，试图作为颠覆中国的突破口。因此，我们只有及时发现这些问题，并积极主动地去解决这些问题，才能够明确马克思主义理论和实践进一步创新的方向。另一方面，危机和风险说明我们对自身发展规律和全球化发展规律的认识还不透彻，亟待深入分析危机和风险，以便为在新的历史条件下推进马克思主义理论和实践创新提供宝贵素材。“我们走过的道路很不平坦，遇到的关系我国稳定、安全和发展全局的政治、经济、自然风险，可以说是频频发生，我们从容应对、顺利地度过了这些风险。我们从中经受了考验和锻炼，也增长了见识和经验。”[5]所以，积极应对危机和风险的实践，能为当代中国马克思主义理论和实践创新提供提升空间。

三、当代中国马克思主义理论和实践创新的机制

从“摸着石头过河”到顶层设计和现代治理，新时期马克思主义中国化已经探索出一条制度化、规范化的创新之路。当代中国马克思主义理论和实践的创新，其机制主要体现在以下几个方面。

1.民主协商和科学调研机制

民主协商是中国特色社会主义民主制度的一大创新，重视调查研究是中国共产党的优良传统，两者在本质上都是尊重人民群众首创精神的具体形式，都是党的群众路线的具体体现。在全面深化改革的今天，民主协商和科学调查研究不仅是党的路线方针政策形成过程的重要环节，而且也是我国现代治理方式的重要构成元素。正是通过民主协商广泛采集民意民智，通过调查研究深入了解现实国情，中国特色社会主义发展中的问题才能被及时发现并顺利解决，从而使得马克思主义理论和实践的创新得以可能。

中国共产党历来征视调查研究，面对各种实际问题，要求各级干部要重视广泛听取人民群众对社会问题的意见和建议，做好调查研究。1930年5月，为了反对当时红军中存在的教条主义思想，毛泽东专门撰写了《反对本本主义》，提出“没有调查，就没有发言权”的著名论断。在改革开放初期，陈云对调查研究问题进行了专门论述，指出“领导机关制定政策，要用百分之九十以上的时间作调查研究；最后讨论决定，用不到百分之十的时间就够了”[6]。邓小平率先垂范，探索不同地区改革的实际情况和经验。江泽民在《全党要大兴调查研究之风》中强调：“坚持调查研究，是辩证唯物主义认识论的基本要求，是党保持同人民群众密切联系的重要渠道，也是我们党的一项基本工作方法和领导制度。”[7]纵观历次党代会报告的形成过程，都是经过长期深入细致调查研究的结果。例如，十八大报告的形成经历了7个月的调查研究，中共中央共派出了100多个调研组，到29个省市自治区调研，共召开各级各类座谈会1 200多次，深入1 500多家单位，形成调研报告57份，征求社会意见稿4 500多份，在定稿阶段汇总各方意见和建议2 400多条。中央在改进工作作风、密切联系群众的“八项规定”中，明确了居于首位的调查研究的具体细则：要到基层调研，亲身亲为深入体察实况，总结实战经验，多同群众座谈，多向群众学习，勇于投身于困难多、矛盾多、争议多的地方，剖析典型事例，共同商讨解决措施。这些充分表明，完善调查研究机制，是新时期马克思主义理论和实践创新的重要途径。

2.学习机制

所谓学习，就是要总结经验教训，创新改革实践。“在每一个重大转折时期，面对新形势新任务，我们党总是要全党同志加强学习；而每一次这样的学习热潮，都能推动党和人民事业实现大发展大进步。”[8]中共十六大以来，从中央政治局的集体学习到各级党政领导的学习和培训，集体学习制度已经成为中国共产党加强执政能力建设的新常态。学习的内容包括马克思主义基本原理和世界政治、经济、法治、科技、文化、生态发展的新趋势等，其广泛性、开放性充分表明我党以学习推动创新的机制已常态化。

学习机制本身就包含着对创新的要求。胡锦涛在2003年中央政治局集体学习时强调，“检验学习的成效，关键要看发展有没有取得新的成效，改革开放有没有取得新的进展，在理论创新、制度创新、科技创新、文化创新以及其他各方面创新上有没有取得新的突破，在实现好、维护好、发展好人民群众的根本利益上有没有取得新的实绩，在加强和改进党的建设上有没有取得新的成果”[10]。改革开放以来，中国共产党对现代经济和社会发展规律、依法治国和现代执政经验，以及现代经济条件下的社会主义建设规律的探索和学习，是新时期马克思主义中国化的实践和理论不断取得新绩效的最直接动力。从改革开放之初把商品经济作为计划经济的补充手段，到提出有计划的商品经济，再到建立和完善社会主义市场经济，这个过程本身就是一个在实践中不断学习市场经济体制的过程。通过30多年的学习探索，中国共产党从冲破社会主义能否搞市场经济体制的传统意识壁障，到认识到建立市场经济体制的复杂性、系统性，最终提出建立和完善中国特色社会主义市场经济体制，不仅在经济体制领域，而且在政治体制、社会治理体制和现代国际秩序领域，都通过学习机制实现了一系列重大创新。

3.党内民主机制

回顾马克思主义中国化的历史进程，我们不难发现，凡是在党内民主得到充分实施的时候，也就是中国共产党的理论和实践能够具有较大创新，并且这些创新能够有效推进革命和建设进程的时候。在当代中国马克思主义理论和实践创新过程中，党内民主机制日益完善，逐渐形成了以民主集中制原则、党委（党代会）集体领导制度为主体的领导机制。

中国共产党全国代表大会制度是民主集中制的运行平台，是党内民主促进理论和实践创新的制度基础。改革开放以来，以党的全国代表大会为主体的党内民主机制发挥了重要作用。民主就是博采众意，其目的是汇集全党智慧，在党的代表大会报告的起草过程中，从十三大报告3 000多名党员代表参与起草和讨论，到十八大报告4 511人参与起草和讨论，参与人数在增加，讨论广度和深度在扩大，党代会报告对现代化建设的指导作用也更加科学，更符合巩固党的领导和实现人民群众根本利益的执政目标。集中就是采集正确意见，以统一全党思想，进行顶层设计，制定和实施重大战略。新的历史时期，面对社会多元化的利益诉求、多样化的社会思潮，我们党更有必要保证民主集中制的有效实施。