NaOH/尿素冻融预处理纤维素及其酸催化水解

应用Na OH/尿素体系在–18℃下冻融预处理纤维素,探讨了不同实验条件对再生纤维素酸水解转化为葡萄糖效果的影响,同时分析了经过不同配比的Na OH/尿素体系处理后纤维素的形貌变化,并通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)进行分析。实验证明在Na OH/尿素质量配比为7%∶12%的体系中,经过处理后的纤维素表面更加粗糙,纤维素的反应可及性大大增强,结晶度显著降低。在浓度为0.025mol/L的盐酸溶液中在180℃下反应4h,纤维素水解葡萄糖的产率可达到58.5%,而相同条件下的未处理纤维素水解葡萄糖产率为35.6%,可见预处理的优良效果。且该体系可以有效地应用于秸秆类农业废弃物的处理。所提出的纤维素预处理和水解体系对于木质纤维素的水解和高值资源化具有重要的科学意义和应用价值。

玉米秸秆衍生碳基固体酸的制备及其催化纤维素水解糖化

以玉米秸秆为原料,通过碳化-磺化法制备了碳基固体酸(CSA),采用XRD、FTIR、XPS、SEM、阳离子交换与返滴定法等手段对其结构形貌进行表征,并考察了制备条件对固体酸表面活性基团含量与催化活性的影响。以NaOH/尿素冻融预处理后的纤维素为底物,研究了CSA催化纤维素水解糖化的效果与条件。结果表明:NaOH/尿素冻融预处理能够有效辅助固体酸催化纤维素水解,在350℃碳化2h、100℃磺化5h条件下制备的CSA催化性能最好,其酸量达3.94mmol/g,其中磺酸基、羧基、酚羟基含量分别为1.09mmol/g、1.36mmol/g、1.49mmol/g。在m(CSA)∶m(纤维素)=3∶1、水解温度200℃、水解时间为0.5h的条件下,纤维素水解还原糖得率与转化率分别为47.1%和63%。CSA循环利用3次催化活性下降不大。本研究可为废弃生物质原料制备的固体酸催化纤维素水解转化利用提供科学参考。