基于离子液体的生物质组分分离研究进展

生物质资源的开发利用是解决资源危机和能源危机的重要途径,但传统的生物质组分分离工艺效率较低且污染严重,极大地制约了生物质资源的高值化利用。作为一类新型溶剂,离子液体可以溶解纤维素、木质素和天然生物质材料,为生物质的组分分离及加工转化提供了有力的工具。本文简述了离子液体在生物质组分分离中的应用,包括离子液体作为溶剂直接从木质纤维素类生物质中提取分离纤维素和木质素,以及在离子液体介质中通过化学反应降解生物质来分离主要组分的方法。从离子液体优选、反应路径设计、生物质预处理、溶解条件和再生剂等方面分析了生物质组分分离工艺。成本高、效率低且容易引起二次污染是阻碍离子液体用于生物质组分分离的主要因素。为了提高生物质组分分离的经济性和绿色性,今后应着力设计低成本、低黏度、热稳定性强和低毒的离子液体,研发绿色高效的生物质组分分离工艺和离子液体再生方法。

微波辅助MgO/SBA-15预处理对玉米秸秆厌氧消化的影响

为探索微波辅助MgO/SBA-15预处理玉米秸秆对其厌氧消化产气的影响,采用Mg O/SBA-15对玉米秸秆进行预处理,并在中温条件下进行厌氧消化产气试验。试验结果表明：微波辅助Mg O/SBA-15预处理玉米秸秆能有效破坏其原始构态,提高纤维素回收率和底物的可生物降解性,为厌氧发酵产沼气奠定良好的基础。在MgO/SBA-15与干基质的质量比分别为0%、10%、20%的条件下,预处理后的玉米秸秆厌氧消化产气能力较未预处理组有较大提高,厌氧消化启动时间有所提前。与对照组相比,经10%和20%MgO/SBA-15预处理的玉米秸秆单位挥发性固体（volatile solid,VS）产气量分别可提高55.28%和41.00%;90%最大产气量厌氧消化时间分别缩短1d和0 d;VS减少率分别提高7.3%和4.1%。综合考察预处理效果、日产气量、累积产气量和厌氧消化启动时间,相比于质量比20%的MgO/SBA-15组,质量比为10%的MgO/SBA-15预处理效果更好。

秸秆类生物质资源化技术研究前沿和发展趋势

开发可再生的秸秆类生物质资源对解决固体废物的污染问题和实现可持续发展具有重要意义。然而,现有的生物质利用方式面临产品价值较低、应用范围有限和易造成二次污染的问题,极大地制约了生物质资源的充分利用。本文在总结国内外秸秆类生物质利用现状的基础上,系统梳理了利用生物质生产高价值化学品、高品质液态燃料、氢气和新型材料的最新研究进展,提出要发展基于循环农业的秸秆综合利用模式、完善秸秆禁烧制度并加快研发秸秆资源化新技术。研究结果可为我国生物质资源化技术的进一步发展和大规模产业应用提供理论支撑。

Ca(OH)_2固态温和预处理玉米秸秆的条件优化及对产气的影响

为了提高玉米秸秆的比表面积、增加溶出物中还原糖的含量,使其更容易被微生物降解利用,基于Ca(OH)_2固态温和预处理的条件,利用中心组合实验设计方法对处理条件进行优化;在优化条件的基础上,选择NaOH与Ca(OH)_2进行组合,考察组合碱配比对秸秆预处理效果及产气的影响。结果表明,最佳Ca(OH)_2处理条件为:60℃、Ca(OH)_2投加量10%、处理48h,溶出物中还原糖含量最大,为234.81mg·L-1;最佳组合碱处理条件为:60℃、碱投加量8%[NaOH与Ca(OH)_2的质量比为75∶25]、处理48h,溶出物中还原糖含量为244.17 mg·L-1、累积产气量为3 701mL、单位产气量为289.25mL·(g VS)-1、纤维素和半纤维素的降解率分别为33.69%和3.21%。

Ca(OH)_2固态温和预处理对玉米秸秆厌氧消化的影响

为了探索绿色高效的预处理技术,该文研究了Ca(OH)_2固态温和预处理对玉米秸秆溶出物组分和物理-化学结构以及厌氧消化性能的影响。结果表明:提高处理温度能降低纤维素和半纤维素含量,提高木质素含量,但对提高还原糖含量和比表面积作用不大;碱能提高纤维素含量,降低木质素和半纤维素含量,对提高还原糖含量和比表面积效果显著。经过预处理,玉米秸秆的累积沼气产量均有所增加,但不是碱含量越高越好。60℃,6%Ca(OH)_2预处理条件下的产气效果最好,累积沼气产量和单位VS产气量最大,分别为3468.5m L和271.08m L/g VS。

糠醛的水解制备和应用研究进展

糠醛是由可再生的生物质为原料转化得到的高价值化工产品,具有广阔的应用前景。本文综述了近年来生物质催化水解制备糠醛的研究进展,同时总结了糠醛衍生产品的制备和应用。在对半纤维素水解产糖反应和木糖脱水反应进行机理分析的基础上,从反应原料、溶剂体系、催化剂和分离方法等方面归纳总结了生物质催化水解制备糠醛的最新研究进展,并提出当前生物质制备糠醛方法中存在的问题和应对方案。在此基础上,分析了糠醛经氢化、胺化、氧化、缩醛化、聚合等反应获得高价值衍生产品的研究进展。提出要实现糠醛绿色高效的生产和应用,应着力设计低成本、低能耗、低污染且高效率的催化反应体系,同时推进重要糠醛衍生产品的综合高效利用。