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ChemSusChem:ε-己內酯和水溶劑中實現生物質的高效分離和轉化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分離和轉化的影響,揭示了ε-己內酯溶劑中實現較高去木質素的反應機理,最終實現了生物質全組分的高效轉化。

 

 

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分布廣泛的生物質資源可用于生產能源、燃料和化學品。從環境和經濟等方面考慮出發,生物質的分離與利用得到了極大關注。木質纖維素類生物質的復雜連接構成了韌性結構,使其難以進一步轉化利用。目前,已經報道發展了多種生物質分離方法,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纖維素生物質中分離纖維素或木質素。有機溶劑分離法被認為是一種高效分離和利用生物質組分的預處理技術,使用水和有機溶劑混合體系,如醇、酮、酯和有機酸,進行生物質組分的分離。其中一些具有代表性的工藝過程如ALCELL,Formacell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了一種簡單高效的生物質分離和轉化方法。在ε-己內酯和水溶劑體系中,生物質的木質素去除率可高達97.5%,這種較好的木質素去除效果可能是由于溶劑與木質素的Hildebrand溶解度參數相近。FT-IR光譜分析表明ε-己內酯與水可以協同作用,脫除生物質原料中的木質素,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素含量呈線性正相關,并且該溶劑體系對各種農林廢棄物中的木質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生物質全組分幾乎完全轉化。該研究為生物質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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