微波促進(jìn)生物質(zhì)炭磺酸催化木質(zhì)纖維素水解反應(yīng)的研究.pdf

1、將木質(zhì)纖維素原料轉(zhuǎn)化為具有高附加值的新能源和新材料是當(dāng)前研究熱點(diǎn)。纖維素水解產(chǎn)物能進(jìn)一步酶解制取燃料乙醇，因此對(duì)纖維素水解的研究具有重要意義。課題開(kāi)展了文獻(xiàn)報(bào)道較少的微波促進(jìn)生物質(zhì)炭磺酸催化木質(zhì)纖維素水解反應(yīng)的研究，取得了如下一些研究結(jié)果。
　　 1、以棉花、淀粉、竹粉、微晶纖維素等為原料，通過(guò)部分炭化和磺化制備了一系列生物質(zhì)炭磺酸催化劑，并通過(guò)紅外、熱重、X射線衍射和光電子能譜等多種手段對(duì)其進(jìn)行了表征。結(jié)果表明該類炭催化劑表面

2、具有親水的-SO3H、-COOH以及-OH官能團(tuán)，并且是不定型結(jié)構(gòu)。針對(duì)纖維素在水中的難溶性問(wèn)題，開(kāi)展了微波輻射促進(jìn)生物質(zhì)炭磺酸催化纖維素水解反應(yīng)的研究，著重考察了催化劑類型、微波功率、溫度和反應(yīng)時(shí)間對(duì)這一多相水解反應(yīng)的影響。結(jié)果表明該類催化劑在微波促進(jìn)下，能有效催化這一水解反應(yīng)，給出比液體硫酸催化體系遠(yuǎn)遠(yuǎn)高的轉(zhuǎn)化數(shù)(TON=1.33-1.73 vs0.02)。
　　 2、為了直接水解木質(zhì)類纖維竹粉，我們率先開(kāi)展了用微波促進(jìn)用不

3、同類型的鹵代鹽對(duì)竹粉進(jìn)行預(yù)處理研究，結(jié)果表明，40％ZnCl2處理效果最好，其中半纖維素的含量從15.63％降至10.41％，木質(zhì)素的含量從21.76％降至10.90％。在此基礎(chǔ)上，以40％ZnCl2預(yù)處理的竹纖維為原料，開(kāi)展了微波促進(jìn)生物質(zhì)炭磺酸催化這類竹粉水解反應(yīng)的研究，著重考察了催化劑類型、溶劑、微波功率、反應(yīng)時(shí)間和溫度對(duì)這一水解反應(yīng)的影響規(guī)律。結(jié)果表明在優(yōu)化的條件下，經(jīng)40％ZnCl2處理的竹纖維總還原糖得率高達(dá)32.4％，而未

4、處理的竹纖維原料的總還原糖得率只有2.5％。
　　 3、本章節(jié)采用正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)，對(duì)從造紙黑液提取木質(zhì)素過(guò)程的影響因素進(jìn)行了研究。在此基礎(chǔ)上，以這種回收的木質(zhì)素為原料，經(jīng)過(guò)部分炭化，高壓磺化制備了木質(zhì)素炭磺酸催化劑，并運(yùn)用FT-IR，XRD等手段進(jìn)行了表征，結(jié)果表明磺酸基團(tuán)成功嫁接到木質(zhì)素炭表面，且催化劑也屬于不定型結(jié)構(gòu)。經(jīng)過(guò)優(yōu)化制備條件，木質(zhì)素炭磺酸量最高可達(dá)1.64 mmol g-1。最后把該催化劑用于催化木質(zhì)類纖維水解的反應(yīng)