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ChemSusChem:ε-己內(nèi)酯和水溶劑中實現(xiàn)生物質(zhì)的高效分離和轉(zhuǎn)化2023-03-18
中科院大連化學物理研究所路芳研究員團隊研究了不同酯類溶劑對生物質(zhì)分離和轉(zhuǎn)化的影響,揭示了ε-己內(nèi)酯溶劑中實現(xiàn)較高去木質(zhì)素的反應機理,最終實現(xiàn)了生物質(zhì)全組分的高效轉(zhuǎn)化。

 

 

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分布廣泛的生物質(zhì)資源可用于生產(chǎn)能源、燃料和化學品。從環(huán)境和經(jīng)濟等方面考慮出發(fā),生物質(zhì)的分離與利用得到了極大關(guān)注。木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)的復雜連接構(gòu)成了韌性結(jié)構(gòu),使其難以進一步轉(zhuǎn)化利用。目前,已經(jīng)報道發(fā)展了多種生物質(zhì)分離方法,主要包括生物、物理和化學處理。其中生物處理條件溫和,但耗時長,而物理處理能耗大,局限性大。化學方法通常使用過氧化物、酸、堿或有機溶劑從木質(zhì)纖維素生物質(zhì)中分離纖維素或木質(zhì)素。有機溶劑分離法被認為是一種高效分離和利用生物質(zhì)組分的預處理技術(shù),使用水和有機溶劑混合體系,如醇、酮、酯和有機酸,進行生物質(zhì)組分的分離。其中一些具有代表性的工藝過程如ALCELL,F(xiàn)ormacell和Acetocell過程需要在相對高壓或腐蝕性條件下進行。

有鑒于此,中科院大連化學物理研究所路芳研究員團隊開發(fā)了一種簡單高效的生物質(zhì)分離和轉(zhuǎn)化方法。在ε-己內(nèi)酯和水溶劑體系中,生物質(zhì)的木質(zhì)素去除率可高達97.5%,這種較好的木質(zhì)素去除效果可能是由于溶劑與木質(zhì)素的Hildebrand溶解度參數(shù)相近。FT-IR光譜分析表明ε-己內(nèi)酯與水可以協(xié)同作用,脫除生物質(zhì)原料中的木質(zhì)素,獲得纖維素上可觀測到清晰的纖絲。處理后纖維素漿中半纖維素與木質(zhì)素含量呈線性正相關(guān),并且該溶劑體系對各種農(nóng)林廢棄物中的木質(zhì)素均具有較好的去除效果。此外,在Ni-Al催化劑作用下可實現(xiàn)生物質(zhì)全組分幾乎完全轉(zhuǎn)化。該研究為生物質(zhì)全組分的分離和高價值利用提供一定的借鑒作用。

文信息

Efficient Fractionation and Valorization of Raw Biomass in ε-Caprolactone and Water

Jiali Chen,?Xiaoqin Si,?Yubao Wang,?Zhiwen Ren,?Qian Liu,?Fang Lu

ChemSusChem

DOI:?10.1002/cssc.202202162

 

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