水熱條件下Fe-resin在NaCl溶液中催化轉(zhuǎn)化纖維素制取葡萄糖和乙酰丙酸的研究.pdf

1、生物質(zhì)中的纖維素和半纖維是糖的聚合物，能夠水解產(chǎn)生單糖和各種有用的化學品。因此，纖維素和半纖維素的水解對生物質(zhì)的充分利用來說是非常重要的。本論文以微晶纖維素(MCC)和稻草秸稈為研究對象，利用Fe-resin在NaCl溶液中對其進行水解反應制取葡糖糖和平臺化合物乙酰丙酸(LA)和糠醛。主要結(jié)果為:
　　(1)在水熱條件下利用Fe-resin在NaCl溶液中對MCC進行水解，以MCC的轉(zhuǎn)化率以及葡萄糖和LA的收率為考察指標，研究了影

2、響MCC水解反應的因素如制備Fe-resin的FeCl3溶液的濃度、NaCl的濃度、反應溫度和時間，篩選出MCC的最佳反應條件為:0.5 g MCC，0.3 g10％ Fe-resin，40 mL5％ NaCl溶液，反應溫度為200℃，反應時間為5h，此條件下MCC的轉(zhuǎn)化率為90.9％，葡萄糖和LA的收率分別為38.7％和33.3％，二者的選擇性為80％。研究表明MCC的水解過程分為三步:第一步，NaCl使MCC的結(jié)晶區(qū)變?yōu)闊o定型區(qū);第

3、二步，F(xiàn)e-resin把無定型纖維素轉(zhuǎn)化為多糖(WSSs);第三步，F(xiàn)e-resin上的Fe3+逐步釋放到NaCl溶液中，使WSSs轉(zhuǎn)化為葡萄糖和LA。MCC在最佳反應條件下被Fe-resin/NaCl嚴重破壞。
　　(2)在水熱條件下利用Fe-resin在NaCl溶液中對稻草秸稈進行水解，以稻草的轉(zhuǎn)化率以及還原糖(TRS)、平臺化合物LA和糠醛的收率為考察指標，探討了影響稻草水解的因素如稻草的目數(shù)、反應時間、液固比、固固比，并篩

4、選出稻草的最佳反應條件為0.2 g40-60目稻草、0.15 g Fe-resin、30 mL去離子水、反應時間5h。此條件下稻草的轉(zhuǎn)化率為73.5％，葡萄糖和LA的收率分別為17.3％和4.9％;為了提高未處理的稻草的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物收率，我們采用了鹽藻藻液、超聲、蒸汽爆破和Na2SO3處理四種方法對稻草進行預處理(處理后的稻草分別記為YZ-RS、CS-RS、ZQ-RS和Na2SO3-RS)，通過XRD、SEM等表征手段及元素分析及化學組

5、分含量分析，篩選出蒸汽爆破和Na2SO3處理是兩種較好的預處理方法。利用Fe-resin在NaCl溶液中對這兩種預處理的稻草進行水解。根據(jù)稻草的轉(zhuǎn)化率和水解液中的產(chǎn)物分布，得出以下結(jié)論:反應溫度由180℃提高至200℃后，稻草的轉(zhuǎn)化率和TRS的收率提高了;平臺化合物由糠醛轉(zhuǎn)為LA; NaCl的使用可以提高稻草的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物的收率;ZQ-RS在180℃下經(jīng)20％ Fe-resin水解后產(chǎn)物的選擇性達到57％，對應的理論值為62％; Na2