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木质纤维生物质组分新型分离方法的研究进展

中国造纸 2024年

作者：卜祺傅英娟秦梦华张永超齐鲁工业大学(山东省科学院)生物基材料与绿色造纸国家重点实验室齐鲁师范学院

木质纤维生物质是地球上最丰富的可再生资源，被认为是最有希望的化石资源替代物。如何有效地将木质纤维原料转化生物材料、化学品和生物燃料等高值产品是科技工作者一直研究的热点课题。探索高效绿色的分离技术，将木质纤维生物质分解... 详细信息

木质纤维生物质是地球上最丰富的可再生资源，被认为是最有希望的化石资源替代物。如何有效地将木质纤维原料转化生物材料、化学品和生物燃料等高值产品是科技工作者一直研究的热点课题。探索高效绿色的分离技术，将木质纤维生物质分解为易于转化的纤维素、半纤维素和木质素，是实现木质纤维资源高值化、多元化利用的关键。本文旨在介绍木质纤维生物质全组分分离工艺的研究进展，重点介绍4种新型的组分分离方法，包括有机溶剂法、离子液体法、低共熔溶剂法，以及“木质素优先”策略下催化分离法，探讨了上述新型分离方法的发展现状和产业化过程中面临的挑战，并展望了其未来发展的前景。

关键词：木质纤维生物质纤维素半纤维素木质素组分分离

负载金属型固体酸催化木质纤维生物质定向转化为乙酰丙酸甲酯

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化工进展 2024年第6期43卷 3042-3050页

作者：何世坤张文豪冯君锋潘晖南京林业大学化学工程学院江苏南京210037 南京林业大学江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心江苏省高校农林生物质化学与利用国家重点实验室培育建设点江苏南京210037

木质纤维生物质是一种存量丰富、绿色的资源,通过利用木质纤维生物质制备高值化的液体燃料和化学品,不但可以缓解社会对化石燃料需求的压力,而且可以改善生态环境,助力“双碳”目标。本研究制备了多种金属负载型固体酸催化剂,用于催化... 详细信息

木质纤维生物质是一种存量丰富、绿色的资源,通过利用木质纤维生物质制备高值化的液体燃料和化学品,不但可以缓解社会对化石燃料需求的压力,而且可以改善生态环境,助力“双碳”目标。本研究制备了多种金属负载型固体酸催化剂,用于催化生物质碳水化合物高效转化为乙酰丙酸甲酯。通过表征手段研究所制备催化剂的特性,发现其具备双功能特性(B酸和L酸活性中心)。其中,AlCl_(3)作为L酸供应体,负载到催化剂表面,催化性能最佳。研究反应温度和时间等因素对葡萄糖、木糖同步定向转化为乙酰丙酸甲酯的影响发现:在复合溶剂二甲氧基甲烷/甲醇的质量比1∶1、反应温度200℃、反应时间120min的条件下性能最好,原料的转化率达到了100%,乙酰丙酸/酯的最大收率达到了24.96%。

关键词：木质纤维生物质催化剂复合溶剂生物燃料酯化

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木质纤维生物质的电化学催化研究进展

林业工程学报 2022年第1期7卷 11-22页

作者：徐俊明翟巧龙龙锋蒋霞韩双美蒋剑春中国林业科学研究院林产化学工业研究所江苏省生物质能源与材料重点实验室生物质化学利用国家工程实验室国家林业和草原局林产化学工程重点实验室南京210042 南京林业大学江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心南京210037

电催化是一种可以将电能转化为化学能的清洁、高效转化技术。在生物质精炼的各种策略中,电催化主要通过电子从电极表面转移到反应底物,在阳极和阴极分别发生氧化和还原反应,将生物质衍生物转化为高附加值的产品。总结了几种代表性的木... 详细信息

电催化是一种可以将电能转化为化学能的清洁、高效转化技术。在生物质精炼的各种策略中,电催化主要通过电子从电极表面转移到反应底物,在阳极和阴极分别发生氧化和还原反应,将生物质衍生物转化为高附加值的产品。总结了几种代表性的木质纤维生物质衍生物,如糠醛、5-羟甲基糠醛(HMF)、木质素及其衍生物等,通过电催化反应转化为高附加值化学品的最新进展。其中,在生物质衍生物的电还原反应中,糠醛的电还原产物主要是糠醇和2-甲基呋喃,HMF的电还原产物主要包括2,5二甲基呋喃和2,5-二羟甲基四氢呋喃等;酚类化合物通过加氢脱氧可还原为高碳氧比、稳定的芳香烃类化学品;在生物质衍生物的电氧化反应中,糠酸是糠醛主要的电氧化产物,HMF主要的电氧化产物是为2,5-呋喃二羧酸;木质素可以通过电催化氧化转化为香兰素、愈创木酚等。讨论了电催化过程中的催化剂和反应参数(如电极电位、pH等)对生物质衍生物电催化效率的影响以及相应的反应机理,并对电催化应用于生物质高值化利用领域的发展趋势进行了展望。

关键词：电催化木质纤维生物质糠醛 5-羟甲基糠醛木质素酚类化合物

低共熔溶剂在木质纤维生物质预处理领域的研究进展

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中国造纸 2022年第3期41卷 78-86页

作者：田锐胡亚洁刘巧玲饶俊彭锋生物质化学北京市重点实验室北京林业大学材料学院北京100083

低共熔溶剂(Deep Eutectic Solvents,DESs)由于具有熔点低、溶解性好、制备成本低、绿色无毒、可生物降解和电化学窗口宽等特性而被视为新型绿色溶剂,在木质纤维生物质预处理领域展现出广阔的应用前景。本文综述了DESs在预处理木质纤维... 详细信息

低共熔溶剂(Deep Eutectic Solvents,DESs)由于具有熔点低、溶解性好、制备成本低、绿色无毒、可生物降解和电化学窗口宽等特性而被视为新型绿色溶剂,在木质纤维生物质预处理领域展现出广阔的应用前景。本文综述了DESs在预处理木质纤维生物质、制备纳米纤维素、高效提取分离木质素与半纤维素领域的研究进展,并指出了DESs在目前研究发展中存在的不足及其未来的研究方向,以期为进一步研究提供理论依据。

关键词：低共熔溶剂木质纤维生物质预处理提取分离

基于熔盐水合物预处理的木质纤维生物质精炼研究进展

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中国造纸 2023年第2期42卷 77-85,135页

作者：曹潇洒夏伟宇邵鲁鹏王超毛健贞刘玉许凤齐鲁工业大学(山东省科学院)生物基材料与绿色造纸国家重点实验室/制浆造纸科学与技术教育部重点实验室山东济南250353 北京林业大学林木生物质化学北京市重点实验室北京100083

熔盐水合物(molten salt hydrate,MSH)具有易制备、成本低、沸点高、蒸汽压低、环境友好等特点,在木质纤维生物质精炼领域展现出广阔的应用前景。本文主要综述了MSH预处理技术在木质纤维生物质组分分离及高值化利用方面的研究进展,并总... 详细信息

熔盐水合物(molten salt hydrate,MSH)具有易制备、成本低、沸点高、蒸汽压低、环境友好等特点,在木质纤维生物质精炼领域展现出广阔的应用前景。本文主要综述了MSH预处理技术在木质纤维生物质组分分离及高值化利用方面的研究进展,并总结了MSH预处理技术在目前木质纤维生物质精炼研究发展中存在的不足及未来的发展方向,以期为木质纤维生物质的精炼研究提供借鉴。

关键词：熔盐水合物木质纤维生物质预处理高值化利用

木质纤维生物质精炼中木质素的分离及高值化利用

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化工进展 2016年第1期35卷 294-301页

作者：平清伟王春潘梦丽张健石海强牛梅红大连工业大学辽宁省制浆造纸重点实验室辽宁大连116034

木质纤维素作为最有前途的可再生资源,可替代现有的液体燃料。因此,木质素作为木质纤维生物质细胞壁的主要成分之一,由其开发的高附加值产品将大大提高从可循环利用生物质生产能源的经济性。本文回顾了自催化乙醇精炼技术的优势,相对于... 详细信息

木质纤维素作为最有前途的可再生资源,可替代现有的液体燃料。因此,木质素作为木质纤维生物质细胞壁的主要成分之一,由其开发的高附加值产品将大大提高从可循环利用生物质生产能源的经济性。本文回顾了自催化乙醇精炼技术的优势,相对于其他制浆技术不仅可以高效地从木质纤维生物质中分离出高活性的木质素,还可以获得高附加值的副产品(如糠醛、低聚糖、乙酰丙酸、甲酸、乙酸等)。同时,抽提液可循环利用。基于自催化乙醇精炼木质纤维生物质的特点,介绍了用自催化乙醇精炼所分离出的高活性木质素进行高值化利用的优势,以及用木质素生产高附加值产品的研究及利用,从而为木质纤维生物质中木质素在工业上大量开发利用提供了一条新的途径。

关键词：乙醇精炼自催化木质纤维生物质乙醇木质素高值化利用

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木质纤维生物质预处理技术研究进展

新能源进展 2022年第4期10卷 383-392页

作者：朱建伟龚德鸿茅佳华魏琦贵州大学电气工程学院贵阳550025

木质纤维生物质是全球储量最为丰富的低碳可再生资源,可用于清洁能源的生产和高附加值化工产品的开发,具有极大的开发利用潜力和广阔的应用前景。木质纤维生物质各组分之间通过共价和非共价键结合形成致密的结构,阻碍了酶对木质纤维素... 详细信息

木质纤维生物质是全球储量最为丰富的低碳可再生资源,可用于清洁能源的生产和高附加值化工产品的开发,具有极大的开发利用潜力和广阔的应用前景。木质纤维生物质各组分之间通过共价和非共价键结合形成致密的结构,阻碍了酶对木质纤维素的降解。有效的预处理工艺可去除木质纤维素难降解组分,提高游离糖的产率,实现增值产品的可持续生产。综述了不同预处理工艺的作用原理以及半纤维素和木质素的去除效果,总结归纳了不同预处理的主要优缺点,对不同的预处理转化过程进行了分析和综合评价,同时分析了预处理工艺未来面临的挑战和发展趋势,以期为实现木质纤维生物质中各组分的高效分级利用提供理论方案。

关键词：木质纤维生物质预处理低碳

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木质纤维生物质制备乙酰丙酸及其应用综述

林业工程学报 2020年第5期5卷 21-27页

作者：杨佳鑫司传领刘坤刘华玉李晓云梁敏天津科技大学天津市制浆造纸重点实验室天津300457 天津科技大学天津市海洋资源与化学重点实验室天津300457

随着资源的枯竭以及环境问题的日益严峻,可再生绿色资源的高值化利用日益受到重视。乙酰丙酸作为一种新一代生物质基绿色平台化合物,可用来制备燃料和高附加值的化学品。笔者详细介绍了木质纤维生物质制备乙酰丙酸的最新研究进展,重点... 详细信息

随着资源的枯竭以及环境问题的日益严峻,可再生绿色资源的高值化利用日益受到重视。乙酰丙酸作为一种新一代生物质基绿色平台化合物,可用来制备燃料和高附加值的化学品。笔者详细介绍了木质纤维生物质制备乙酰丙酸的最新研究进展,重点介绍了乙酰丙酸的两条重要制备路径和各种催化体系的制备方法以及乙酰丙酸的应用。生产乙酰丙酸最原始的方法是在水溶液中进行。虽然液体酸制备乙酰丙酸具有反应效率高、反应时间短等优点,但也存在一些缺点,比如酸回收成本高、乙酰丙酸分离困难、对设备的要求高等,而固体酸的应用很好地克服了以上问题。固体酸催化剂制备过程需要考虑的是强酸位点的数量和酸位点的类型,这是生成目标化学品乙酰丙酸的关键因素。离子液体和γ-戊内酯作为绿色溶剂,也应用于乙酰丙酸的生产。此外,还对乙酰丙酸的衍生物5-氨基乙酰丙酸、γ-戊内酯和2-甲基四氢呋喃作了详细描述。最后分析了乙酰丙酸制备面临的可能挑战,提出了未来的研究方向,以期为广大研究者提供有益参考。

关键词：乙酰丙酸木质纤维生物质合成催化剂应用转化

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木质纤维生物质半纤维素分离研究进展

中国造纸 2019年第6期38卷 73-78页

作者：岳盼盼付亘悫胡亚洁李艳霏彭锋孙润仓北京林业大学材料科学与技术学院林木生物质化学北京市重点实验室北京100083 大连工业大学轻工与化学工程学院辽宁大连116034

在一体化的木质纤维生物质精炼过程中,选择性分离半纤维素非常关键。本文对传统和新型溶剂体系分离半纤维素的方法进行了详细综述,综合阐述了国内外研究学者在半纤维素分离方面的相关研究成果,并对不同的分离方法进行了比较和讨论。

关键词：半纤维素分离木质纤维生物质溶剂体系