纤维素在亚临界水中催化水解制取葡萄糖的研究

以纤维素为原料,在反应温度200～260℃、反应时间0.5～5.0 h的条件下,研究了纤维素在亚临界水中水解制取葡萄糖反应及以金属盐类、H2CO3(CO2)等催化剂对水解过程的影响。结果表明:温度和反应时间对葡萄糖收率起决定性作用;无催化剂时,在220℃,反应1.5 h的条件下,葡萄糖收率达到最高的6.56%;200℃时,以葡萄糖收率衡量的各催化剂活性顺序为,FeCl3>CoCl2>AlCl3,Fe(NO3)3>Fe2(SO4)3>FeCl3;充入CO2压力(2 MPa、4 MPa和6 MPa)越大,葡萄糖收率越高;在以Fe(NO3)3为催化剂、温度200℃、反应时间0.5 h时,葡萄糖最大收率为21.45%。     

木质纤维素超临界水解糖化产物分析的研究

在超临界条件下水解桉木,探讨了反应时间对液体产物分布的影响。结果表明:反应时间对葡萄糖、纤维二糖、木糖、5-羟甲基糠醛(5-HMF)的产率影响明显,最大分别为17.17%、2.58%、6.82%、12.70%。同时,低聚糖的种类会随着反应时间的延长而变化。水解液的主要组分为:低聚糖、纤维二糖、葡萄糖、木糖、5-HMF、糠醛、酚类物质,以及呋喃、酮、醛、醇、有机酸、芳香族和脂肪类化合物等,且产物种类和浓度受反应时间的影响。在超临界水中,桉木的水解和热解反应同时发生。另外,木质素的存在影响桉木超临界水解的产率。     

纤维素在超临界水中的催化气化制氢研究

在间歇式高压反应釜中,温度为450～500℃时,反应时间为20 min,压力在24～26 MPa,以K2CO3和Ca(OH)2为催化剂(助催剂),对纤维素在超临界水中的气化制氢特性进行了实验研究.结果表明:K2CO3和Ca(OH)2都有较好的催化作用,并且加入量存在一最佳值.加入0.2 g K2CO3时,H2产率为9.456 mol·kg-1,约为不加入催化剂时的2倍,加入1.6 g Ca(OH)2时,H2产率为8.265 mol·kg-1,比加入K2CO3时的产氢效果稍差,但仍然是不加入催化剂时的1.7倍.K2CO3和Ca(OH)2混合使用时效果更佳,产氢量约为不加入催化剂时的2.5倍,比单独加入K2CO3和Ca(OH)2时也要分别提高25%和45%.同时随着温度的提高,H2的产率上升而CH4的产率下降,说明甲烷化反应在低温下为主要反应,温度的提高会促使CH4与水反应生成H2和CO2.     

有机质亚/超临界水液化研究进展

亚/超临界水具有独特理化特性,如能高效溶解、快速传质及有效打断高分子碳链,使得亚/超临界水液化成为有机质制油的高效手段。本文总结了典型有机质如纤维素、木质素、藻类、煤及聚合物亚/超临界水液化的过程,概述了其亚/超临界水液化特点及产物油特征,并阐明了液化过程机理,总结了裂解/热解反应、杂原子脱出反应、缩聚反应等关键反应;针对液化油升级及脱除杂质技术,总结了均相催化剂如H3PO4、K2CO3、KOH等的催化特点及机理,分析了非均相催化剂如Ni、Mo、Pt等提高油品质的催化技术特点及目前对杂元素氧、氮、硫等脱氧脱除技术研究概况。最后对亚/超临界水液化初油存在品质不高、含多种杂原子等问题及如何提高初油、脱除杂原子技术研究进行了总结,并展望了工业放大过程中的瓶颈与策略,为未来工业运用提供基础。     

金属氯化物对亚临界水中纤维素水解反应的影响

研究了纤维素在亚临界水中无催化水解及分别添加ZnCl2、FeCl3、CuCl2、AlCl3对水解反应的影响。实验结果显示,无催化剂时,葡萄糖的收率在280℃,60s及(7.0±0.2)MPa时达到最大为14.3%。添加ZnCl2、FeCl3、CuCl2及AlCl3均能促进纤维素的水解及葡萄糖的降解。纤维素的水解及葡萄糖的降解反应级数均为一级。利用一级反应模型对纤维素在260℃水解及葡萄糖的降解反应进行数据拟合,求得了纤维素的水解速率常数(k),葡萄糖的生成速率常数(k1)及葡萄糖的降解速率常数(k2)。添加AlCl3体系中纤维素的水解速率常数(k)大于葡萄糖的降解速率常数(k2),有利于葡萄糖的生成,在260℃,120s及(5.2±0.2)MPa时,葡萄糖收率达到最大为46.05%。添加ZnCl2、CuCl2及FeCl3体系中葡萄糖的降解速率常数(k2)大于纤维素的水解速率常数(k),不利于葡萄糖的生成。XRD分析显示,金属氯化物的加入并没有破坏纤维素的晶体类型,水解残渣仍然保持纤维素Ⅰ型晶体结构。     

木质纤维素生物质水热液化的研究进展

对木质纤维素生物质的模型化合物(纤维素、半纤维素和木质素)的水热液化机理进行了剖析。纤维素和半纤维素降解路径主要是水解成单糖并进一步生成酸类、醛类、酮类等。木质素结构较复杂,液化产物中含有大量苯系化合物,具体木质纤维素生物质的水热液化反应更为复杂,不同的木质纤维素生物质原料水热液化产生的生物油含量不同;分析了原料种类、催化剂、反应温度、反应压力、对水热液化过程以及产品组成和收率的影响;对生物质水热液化制备生物油的研究进行了展望,认为发展木质纤维素生物质水热条件下降解的数学模型,开发新型反应器、研制催化剂,是今后生物质水热液化工程实验的发展方向。     

超声波强化木质纤维素预处理的研究进展

综述了超声波处理与多种常规预处理技术相结合,在强化木质纤维素生物质预处理生产生物乙醇中的应用,分析了超声波处理对木质纤维素生物质化学组成、结晶性质和形貌的影响,总结了超声波强化木质纤维素生物质预处理的机理,提出了进一步深入研究的方向。     

超/亚临界水解技术在生物质转化中的应用研究进展

超/亚临界水用于生物质水解转化是近年来出现的新技术。本文首先对纤维素超/亚临界水解机理、产物分布与水解动力学、水解条件优化进行了归纳和总结。在此基础上,综述和分析了生物质超/亚临界水解技术研究进展和工艺发展方向,并对生物质水解转化利用的新途径和反应器技术发展状况进行了讨论。指出超/亚临界水解技术在生物质资源化领域具有广阔的应用前景。     

纤维素超临界水解反应技术

纤维素超临界水解技术是一项极具前景的选择性将纤维素转化为水解产物的新技术.对该技术的反应设备、反应产物、反应途径、反应动力学及国内外研究现状等方面进行了综述并对其发展进行了展望.     

木质纤维素发酵乳酸制备生物质塑料的研究

本文综述了生物质塑料聚乳酸（PLA）的发展、乳酸发酵工艺,以及木质纤维素原料发酵制备乳酸的研究。     

超(亚)临界水热法处理有机废物的研究进展

介绍了超（亚）临界水的特殊性质,综述了超（亚）临界水热法有机废物氧化和水解制有机酸、聚合物降解以及纤维性有机废物降解的应用进展,着重评述了超（亚）临界水热法生物质气化尤其是炭、碱和金属3种催化剂催化气化制取H2的发展现状,并展望了超（亚）临界水热法的发展前景。     

采用超临界/亚临界水回收热固性树脂基复合材料

综述了近年来国内外研究者利用超临界/亚临界水分解热固性树脂基(如不饱和聚酯,酚醛树脂,环氧树脂等)复合材料的研究,该方法可将热固性树脂基复合材料分解为单体或低聚物,具有环保、经济、安全的特点,作为一种新兴技术,具有较好的发展前景。     

超临界水气化生物质技术研究进展

超临界水气化生物质技术是一种新兴的利用生物质能的方法,由于其较高的能量利用率和环保特性,正日益受到人们的重视。本文综述了国内外对于超临界水气化生物质的研究,分析总结了温度、压力、浓度、停留时间、催化剂等因素对反应影响的一般性规律。通过对各国研究者有关超临界水气化生物质技术经济性评价的综合,指出了提高经济性需要努力的方向,并提出了气体产物的利用方式,对该技术的进一步发展和应用有较好的指导意义。     

亚临界水中橡胶籽油水解反应的试验研究

探讨油脂在亚临界水中水解反应的影响因素和反应动力学。以橡胶籽油为原料,在间歇式高温高压反应釜中进行水解反应,试验结果表明,在水与橡胶籽油体积比为3∶1(摩尔比为162∶1),反应温度280℃,压力15 MPa,反应时间40 m in时,橡胶籽油水解为脂肪酸的转化率可达96.2%;动力学计算表明,橡胶籽油在亚临界水中水解反应级数为1.4,反应活化能为43.5 kJ/mol。该研究为超临界二步法制备生物柴油的水解反应的动力学提供了理论基础。     

超临界流体技术在环境保护中的应用研究

综述了超临界流体技术在环境保护各领域的应用。介绍了国内外超临界流体技术 (超临界水反应、超临界萃取以及超临界色谱 )处理环境污染物的实例     

Ball milling promoted direct liquefaction of lignocellulosic biomass in supercritical ethanol

In the present work, ball milling was applied for the pretreatment of lignocellulose to obtain high conversion and bio-oil yield in supercritical ethanol. Ball milling substantially decreased the crystallinity and particle size of lignocellulose, thereby improving its accessibility in ethanol solvent. An increased bio-oil yield of 59.2% was obtained for the ball milled camphorwood sawdust at 300°C, compared with 39.6% for the original lignocellulose. Decreased crystallinity significantly benefited the conversion of the cellulose component from 60.8% to 91.7%, and decreased particle size was beneficial for the conversion of all components. The obtained bio-oil had a high phenolic content, as analyzed by gas chromatography-mass spectrometry. Methoxylation and retro-aldol condensation were observed during alcoholysis, and the reaction pathways of lignocellulose in supercritical ethanol were attributed to the action of free radicals.     

采用超临界水氧化法处理医药废水的实验研究

利用间歇式超临界水氧化实验系统对医药废水进行了实验研究.结果表明:该医药废水的COD去除率随反应时间增加、温度升高而显著增大;在25-27 MPa范围内压力对反应过程无显著影响;MnSO4和CuSO4催化剂对COD去除率均有较好的催化作用,反应时间小于7 min时,CuSO4的催化效果更明显.各反应条件对产物中氨氮质量...     

大豆渣在近临界水中水解反应工艺

利用近临界水水解技术处理大豆加工业主要副产物之一豆渣,使之转化为附加值较高的氨基酸和还原性糖.研究了反应温度、时间及压力以及CO2气体的加入量等因素对产物收率的影响,探讨了各影响因素的作用机理.结果表明:反应温度及时间对收率影响较大,反应压力对收率影响较小,CO2气体的加入对氨基酸和还原性糖收率都有明显的促进作用.在反...     

超临界水氧化技术中盐沉积问题的研究进展

超临界水氧化技术在处理高浓度难降解有机废水时具有去除率高、反应速度快、无二次污染等独特的优势,但存在盐沉积引起的反应器堵塞问题。本文针对国内外盐沉积问题研究的技术现状进行系统综述,归纳了盐沉积问题的研究方法,总结了部分盐在超临界水中的溶解度以及沉积和分离特性,阐述了盐沉积理论及从源头控制盐沉积途径,介绍了避免盐沉积引起反应器堵塞的技术方法,并对后续的研究进行了展望。指出盐沉积问题的解决还需进一步研究盐形成和沉积机理,建立不同盐类混合物的相图,研究盐沉积动力学和多组分系统的相行为,考察多组分盐之间的相互作用机制。这些信息有利于研究人员掌握超临界水氧化技术中盐沉积问题的基础知识和发展方向,有助于在实际工程应用中指导反应器结构设计和优化运行条件。     

生物质模型化合物在超临界水中的气化

在间歇式高压反应釜中,以K2CO3为催化剂,在450℃,27.5MPa条件下对生物质的三种主要成分纤维素、半纤维素、木质素以及它们的混合物在超临界水中进行了气化制氢的实验研究,初步讨论了气化反应机理.研究结果表明：相同反应条件下,纤维素的气化效果最佳、半纤维素次之、木质素最差;混合物中木质素的存在会抑制H2和CH4的生成,但抑制作用随着其质量分数的减少而减弱.纤维素和半纤维素之间没有明显的相互作用.同时,获得了预测产气量与混合物中纤维素、半纤维素和木质素质量分数之间关系的关联式,实验证明,关联式预测精度在±10%以内.