深度共熔溶剂预处理木质纤维素研究进展

文献类型： 中文期刊

第一作者： 贾昭炎

作者： 贾昭炎;王成成;曹春晖;刘洋;奚永兰;刘明庆

作者机构： 江苏大学农业工程学院;江苏省农业科学院;生态环境部南京环境科学研究所

关键词： 共熔溶剂;木质纤维素;生物质;预处理;DES

期刊名称： 江苏农业科学

ISSN：

年卷期： 2022 年 020 期

页码： 77-85

收录情况： 北大核心

摘要： 木质纤维素是自然界含量丰富的可再生能源，可转化为生物燃料及其他化工产品，有望代替传统化石燃料，助力碳达峰。但木质纤维素拥有复杂的化学结构，在合理利用前需进行预处理。传统预处理方法存在工艺复杂、成本高等问题。而深度共熔溶剂（DES）作为一种新型的预处理生物质溶剂，在生物质分离方面具有巨大潜力，已得到众多科研工作者认可。本文综述了DES预处理木质纤维素相关研究，对DES进行了详细介绍及分类，根据化学组成将其分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ型4种类型的DES。阐明了DES预处理木质纤维素三大组分（木质素、半纤维素、纤维素）的作用机制。并分别对DES预处理木质纤维素三大组分的研究进展进行了总结。在去除木质素时，采用酸度较强的物质作为氢键供体（HBD）制备DES或者选用羧基、胺/酰胺基类DES对木质素的去除效果会更好。另外，相较于纯DES,加水会降低DES的黏度，有利于木质素的溶解。但过量的水会降低DES中氢键的数量，反而不利于木质素的溶解。关于DES分离半纤维素的研究目前大多数集中于预处理条件优化等方面，众多研究表明，以氯化胆碱为氢键受体（HBA）的DES去除半纤维素能力更强。通常情况下，DES在分离三大组分时都希望减少纤维素的溶解，提高半纤维素和木质素的去除率。但也有很多学者进行了提高纤维素在DES中溶解度的研究，然而提升效果并不明显。本文还分析了摩尔比、DES类型和反应温度等因素对预处理效果的影响。众多研究表明，当改变HBD/HBA的摩尔比时，DES预处理效果也各不相同。DES类型和反应温度也会影响木质纤维素的预处理效果。当HBD均为多元醇时，对木质素的去除率为丙二醇＞乙二醇＞丙三醇。在一定温度范围内，温度提高可获得较好的预处理效果及提高糖收率，但过高的温度会造成较大的糖损失。最后还针对DES存在的问题，对DES的有效设计及未来大规模应用和经济效益前景进行了展望。

分类号： TQ413%TK6

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