木质纤维类生物质催化湿解的实验研究

在小型湿解实验装置中,对草坪草进行了加稀硫酸催化和不加任何催化剂的湿解实验。引入了能综合考虑操作温度和停留时间对湿解反应影响的反应强度参数,考察了在不同反应强度参数下,稀硫酸对湿解固体产物和液体产物的影响,并对湿解反应的动力学作了初步分析。结果表明,湿解产物在加稀酸催化时若要达到和无酸催化时相同的稳定程度,可采用较低的反应强度。所建立的以反应强度参数为函数的反应动力学模型有一定适用性,可以分析草坪草等木质纤维类废物在不同反应强度参数下,湿解产物中糖类化合物的产率;在温度不变时,可以用来确定反应动力学参数。

低共熔溶剂在木质纤维类生物质研究中的应用

低共熔溶剂(DESs)是一种新型绿色溶剂,具有蒸汽压低、合成过程简单、价格低廉、无毒、可生物降解等优点,被认为是最有发展潜力的生物质预处理试剂之一,在木质纤维类生物质领域中的研究应用逐年增加。综述了DESs在木质素、纤维素和半纤维素的溶解、改性以及利用等相关方面的研究进展,分析了DESs氢键供体和氢键受体种类、摩尔比、浓度、处理温度等条件对三大素溶解性能的影响,以及三大素在DESs中酯化、活化和降解等的研究现状。介绍了DESs预处理稻壳、玉米芯、农作物秸秆、木材等木质纤维类原料的研究现状,利用DESs预处理木质纤维类生物质主要是提取并获得高纯木质素组分,同时提高富纤维物质的葡萄糖得率和木糖得率,对DESs预处理木质纤维类生物质的机理进行了分析。重点介绍了利用DESs预处理纸浆等木质纤维类生物质制备纳米纤维素的研究进展。最后,提出了DESs在木质纤维类生物质领域研究的发展方向,以期为DESs应用于木质纤维类生物质资源化利用提供依据和参考。

低共熔溶剂对木质纤维类生物质进行分离的研究进展

低共熔溶剂(DES)作为一种受到高度重视的环境友好型溶剂,因其稳定性高、低成本、易回收、无毒以及生物相容性等优点在多个领域获得了迅速发展。介绍了DES在木质纤维类生物质分离方面的研究进展——分析了木质纤维类生物质的组成成分,通过比较在其分离方面各预处理技术与溶剂之间的优缺点,突出强调和总结了DES的绝对优势。挑选出最有优势最有前景的DES预处理技术,分析了其对木质素的分离作用原理。另外,也整理了一些木质纤维类生物质分离后在不同领域的应用,并针对这一技术反应的各种影响因素进行了简单的讨论。最后针对DES分离木质纤维类生物质这一领域做出了自己的评价,综述了其亟待研究者关注并投入研究解决的问题,以及新的突破点。

木质纤维素类生物质热解转化研究进展

综述了木质纤维素类生物质热解技术的研究进展,总结了不同生物质原料的热解机理,分析了产物的组成和性质,研究了产物的调控、改性和应用。指出未来的研究方向应该集中在以下几方面:技术改进,致力于改进生物质热解技术,提高能源转化效率和产物选择性;产品多样化,除了生物质热解产生的主要能源产品,如生物炭、生物油和生物气,还应着眼于开发高价值的化学品和材料,包括生物基化学品、特殊化学品和高性能材料;集成系统,应尝试将生物质热解与其他能源转化技术相结合,形成多能源联供系统,与生物质发酵、光催化、电解和储能等技术集成,以提高整体能源系统的效率和可持续性。

生物降解木质纤维素类生物质固废物的研究进展

自然界中的细菌、真菌和放线菌以及某些病毒都是能够降解某种纤维素的重要微生物,现代科技的发展使这种降解功能得以被发现。自然界的各种微生物在生物质固废能源转换和利用上具有十分重要的作用,不仅能够变废为宝,还能对生物质固废进行资源化利用。文章对生物质固废的相关处理技术、生物降解木质纤维素类生物质固废物的成果进行分析,总结了将微生物应用于生物质固废处理中的相关技术,并以物质纤维素固废为单位探讨分析相应的技术,旨在为我国的资源利用和绿色发展提供帮助与参考。

木质纤维素类生物质制取燃料及化学品的研究进展

木质纤维素类生物质含有丰富的纤维素和半纤维素多糖,通过微生物发酵将它们转化为能源及高附加值的化学品,对于缓解全球能源危机带来的压力和解决环境污染问题具有重要意义。介绍了木质纤维素类生物质的结构特征;评述了预处理方法,包括稀酸、高温液态水蒸气爆破、CO2爆破、氨爆、碱法、有机溶剂法、生物处理法;重点介绍由生物质生产乙醇、丁醇及生物柴油的研究现状。指出开发高效环保的预处理方法、构建耐毒高产菌株和应用连续发酵或补料批式发酵方式等是加快木质纤维素类生物质发酵利用工业化进程的关键所在。

木质纤维素类生物质高温液态水预处理技术

木质纤维素燃料乙醇是可再生能源的重要组成部分,其中可发酵糖的制取技术是木质纤维素乙醇化的关键技术之一。原料经过预处理后再进行酶解被认为是最有前景的糖化方式。高温液态水预处理技术与其它方法相比显示了独特的优势,如不需添加化学试剂、降解产物少等。本文在总结了高温液态水性质的基础上,对它在生物质预处理过程中各组分(半纤维素和木质素)的水解过程及机理进行了较详细的综述和分析。最后对高温液态水预处理技术在木质纤维素糖化领域中的研究和应用前景进行了展望。

木质纤维素类生物质稀酸水解技术研究进展

稀酸水解技术被广泛应用于木质纤维素类生物质制取燃料乙醇,是目前经济性最好的酶水解预处理技术。文章从稀酸水解工艺出发,综述了近年来稀酸水解技术中非常有发展前景的高温液态水和超低酸水解技术在国内外的研发现状,归纳了常用的5种水解反应器的处理性能,并对比分析了其优缺点,最后提出了稀酸水解技术在工艺及反应器设计方面的发展方向,为后续研究打下了基础。

木质纤维素类生物质超低酸水解试验及产物分析研究

在自行设计的木质纤维素类生物质超低酸水解装置上,结合以木聚糖和定量滤纸为模化物得到的半纤维素和纤维素水解的最佳工况,对白松、速生杨和玉米秸秆这三种在我国分布较为广泛的木质纤维素类生物质原料进行了高压液态水和超低酸水解相结合的两步水解研究,分别得到41．78％、57．84%和53．44％的原料转化率和39．28％、42．83％和23．82％的总还原糖转化率,并以HPLC定性了糖类产物,对产物中的低聚糖和单糖含量傲了对比,最后对速生杨水解残渣做了分析。

促进木质纤维素类生物质酶解的预处理技术综述

木质纤维素类生物质是通过微生物作用转化为乙醇和氢能的可再生糖资源,酶解木质纤维素是它向乙醇和氢能转化的第1步,但是由于木质纤维素类生物质的高稳定性,要得到较高的酶解率就必须先进行预处理。本研究主要总结了机械粉碎预处理、辐射预处理、稀酸预处理、碱预处理、氧化预处理、高温液态水预处理、蒸汽爆破预处理和生物预处理这些对木质纤维素类生物质酶解有促进作用的预处理技术的研究现状,分析各种方法的优势和不足,并对促进木质纤维素类生物质酶解的预处理技术发展方向作了简要分析。

木质纤维素类生物质组分分离研究进展

木质纤维素类生物质是地球上最丰富的可再生资源,不仅可以转化为能源燃料及高附加值化学品,而且可以通过生物、物理或化学方法获得各种可再生的生物基材料,而将生物质组分分离是将其充分利用的重要前提。本文在介绍木质纤维素类生物质结构组成和特点的基础上,综述了木质纤维素类生物质组分分离的方法,并主要对高温液态水法、有机溶剂法和深度共熔溶剂法的应用进行了评述,提出了高温液态水耦合深度共熔溶剂的高效、绿色分离思路。

DES在木质纤维素类生物质预处理领域的研究进展

预处理是木质纤维素类生物质进行能源转化的重要环节。成本低廉、操作方便、绿色高效的预处理方法对生物质能源转化的产业化发展具有重要的意义。新一代绿色溶剂-低共熔溶剂(DES)近年来受到了广泛的关注,经过DES预处理后生物质的酶解效率得到很大提高,D E S表现出优异的预处理性能。本文探讨了DES的组成结构和物化性质,DES对木质纤维生物质三大组分纤维素、半纤维素、木质素的溶解能力,木质纤维素类生物质DES预处理相关研究进展,DES自身物理化学性质对预处理效果的影响,DES在预处理过程中循环回用的方法。最后,对DES预处理木质纤维使其高附加值的资源化利用技术进行了总结和展望,对存在的问题和挑战、大规模工业化应用方面进行了分析。

木质纤维素类生物质的应用和预处理研究进展

本文总结分析了我国木质纤维素类生物质的利用方式、预处理方式和水解动力学,并详细介绍了几种现在比较热门的处理方法,包括稀酸处理法、高温液态水法和固体酸催化法。稀酸在酶水解预处理中得到了广泛的应用,稀酸的脱木质素作用较弱,但是半纤维素的溶出率高;高温液态水预处理技术具有无需添加化学试剂、降解产物少等优势;固体酸催化法可以在较低的反应温度下实现纤维素的水解,并且催化剂可以回收利用。最后对各种预处理技术在木质纤维素糖化领域中的研究和应用前景进行了展望。

基于生物基衍生有机溶剂的木质纤维素预处理研究进展

木质纤维素类生物质是地球上最丰富的可再生资源,但纤维素、半纤维素、木质素三组分之间复杂的键合结构限制了其有效的转化利用。有机溶剂预处理是消除这种顽抗性的有效方法,其能有效拆解三组分、提高纤维素酶水解性能,并回收高纯木质素组分。随着对溶剂绿色和可持续性的要求,预处理有机溶剂正逐渐向生物基衍生溶剂方向发展,近期已有多种新型的生物基衍生溶剂预处理的报道。本文系统综述了基于Hansen溶度参数理论和CHEM21绿色溶剂指南的有机溶剂预处理体系设计,分别归类为均相体系、两相体系和多元相转化体系,归纳了生物基衍生预处理有机溶剂应用的研究进展,在此基础上探论了生物基衍生溶剂预处理面临的挑战和应用前景,以期为木质纤维素类生物质的有机溶剂预处理体系的设计和选择提供参考。

木质纤维素类生物基材料研究进展

木质纤维素类生物质作为重要的可再生资源,不仅可以转化为能源及化工品,还可以合成相关的生物基材料。本文综述了以木质纤维素类生物质各组分为原料合成的生物基材料的种类、方法和应用,发现生物质是很好的化石材料替代品。直接将生物质各组分进行生物基材料合成会缩小其应用范围,运用化学改性方法对生物质各组分进行化学改性后再合成生物基材料,可以优化材料的一些性能,其中,基于生物质绿色、可降解和无污染的天然特性,在污水处理和替代相关石油基材料的原料方面其将发挥更重要的作用。

紫外光谱法快速测定生物质乙醇/水水解液中糠醛和5-羟甲基糠醛含量

木质纤维类生物质水解过程中产生的可溶性木素、呋喃类化合物在紫外波长范围内均有吸收峰,且吸收峰相互叠加。研究提出了一种基于紫外光谱法快速测定生物质水解液中糠醛(F)和5-羟甲基糠醛(5-HMF)混合物(M)的方法。研究发现,M中5-HMF的含量百分率(W_(5-HMF))和最大吸收波长(λ_(max))存在良好的线性关系,R2=0.998 4。进一步研究表明M中W_(5-HMF)不变时,混合物浓度(cM)和吸光度值(A)之间也存在良好的线性关系,R2在0.998 6~1.000 0之间,且重现性均良好。因此,基于A,cM及λ_(max),W_(5-HMF)之间的良好线性关系,可以准确地检测出F和5-HMF的含量,其相对偏差、回收率及RSD分别为5.6%和3.7%,89%~96%,0.21%~0.85%。该方法简单、快捷、准确,适应于乙醇法精炼木质纤维类生物质水解液中F和5-HMF混合物的测定。

两步法预处理制备生物质燃料乙醇

为了扩展燃料乙醇制备的预处理工艺的发展方向,该文针对燃料乙醇制备的2种新预处理方法——半纤维素分离两步预处理法和木质素分离两步预处理法进行了试验研究。分别以能源植物柳枝稷和农业废弃物玉米秸秆为原料,考查了这2种方法对酶水解过程中糖产量的影响。结果表明,半纤维素分离两步预处理法对柳枝稷的较优处理条件为:第一步预处理用3%质量分数的过氧化氢溶液在50℃处理16h,第二步预处理用去离子水在121℃处理30min,最终酶水解可获得89%的纤维素转化率;木质素分离两步预处理法对玉米秸秆的较优处理条件为:第一步预处理用碱性乙醇溶液(1%质量分数氢氧化钠和70%质量分数乙醇)在80℃处理2h,第二步预处理为去离子水在135℃处理30min,最终酶水解可获得83%的纤维素转化率;扫描电镜观察,柳枝稷和玉米秸秆的纤维束均被破坏,纤维素酶的作用面积得到提高。同时,分离提取了部分半纤维素和木质素,可以回收提纯,应用于高附加值化学产品的制备。这一结果表明,这2种方法为实现燃料乙醇制备工程工业化提供依据。

生物质稀酸水解技术研究进展

木质纤维素类生物质稀酸水解技术的发展已有半个多世纪的历史了,它是纤维素制乙醇技术中的关键.论述了稀酸水解技术的发展历史和研究现状,并对反映稀酸水解技术发展的几种反应器做了详细的阐述和对比.最后展望了稀酸水解技术未来的发展方向.

木质原料制取先进生物燃料正处在大规模产业化的前夜——迎接生物能源第二波浪潮

近年来在欧美国家和地区出现了一批基于热化学平台、糖平台和羧酸盐平台的新型液、气生物燃料企业。其原料和技术路线与先前第一代生物燃油乃至第二代纤维素乙醇所采用的水解-发酵或酯交换工艺完全不同。突出的特点是使用木质纤维类原料，因而能将原来不能充分利用的木质素及半纤维素所含的能量（约占总能的四成）也转化入最终的生物合成油/气之中。从而为大规模利用林木类废弃/剩余物、能源林/灌木和木变油/气提供了前所未有的机遇。当前这些技术绝大部分已通过中试和示范规模的验证，经济可行性较强，正处于大规模产业化的前夜。用它们制取的多种先进生物燃料还有两个非常大的优点，即均属于所谓的“直接使用”类燃料，能以任何比例与常规汽、柴油掺混，或完全单独用于现有的发动机（不用改装发动机），亦无需像乙醇那样须有专用的储运设施；且均有70%～90%的CO2减排效果。我国在此领域也出现了好的苗头，在迎接全球生物能源第二波浪潮的激烈竞争中须也能够占有一席之地。

微生物降解木质纤维素类生物质固废的研究进展

自然界中的细菌、真菌、放线菌及某些病毒是降解木质纤维素的主要微生物,它们在生物质固废能源的转化和利用上起桥梁作用,能变废为宝,实现生物质固废的资源化利用。根据生物质固废相关处理技术及生物质固废资源化成果转化,总结微生物降解生物质固废的有关处理技术及应用。在综合国内外现有研究成果的基础上,以木质纤维素类生物质固废为例,从微生物种类和生物质固废资源化成果转化两个方面对微生物降解木质纤维素类生物质固废有关技术进行分析,提出每项技术存在的问题,并展望每项技术的发展前景。