木质纤维素类生物质高温液态水预处理技术

木质纤维素燃料乙醇是可再生能源的重要组成部分,其中可发酵糖的制取技术是木质纤维素乙醇化的关键技术之一。原料经过预处理后再进行酶解被认为是最有前景的糖化方式。高温液态水预处理技术与其它方法相比显示了独特的优势,如不需添加化学试剂、降解产物少等。本文在总结了高温液态水性质的基础上,对它在生物质预处理过程中各组分(半纤维素和木质素)的水解过程及机理进行了较详细的综述和分析。最后对高温液态水预处理技术在木质纤维素糖化领域中的研究和应用前景进行了展望。     

木质纤维素乙醇原料预处理技术的研究进展

近十年来,随着石油价格的上涨以及化石燃料使用对全球变暖的影响,利用木质素纤维素制取燃料乙醇日益成为国内外研究的热点。木质纤维素制取乙醇的主要步骤包括:原料的预处理、纤维素的糖化、发酵、产品分离。木质纤维素的组成包括木质素、半纤维素和纤维素,其中木质素和半纤维素对纤维素的水解具有阻碍作用。因此,在木质纤维素制取乙醇的工艺过程中,原料的预处理是非常关键的步骤,影响整个木质纤维素乙醇的生产过程。文章回顾了木质纤维素原料主要的预处理技术的最新进展,并结合后续的水解与发酵工序,对各种预处理技术的优缺点进行了对比。     

木质纤维素原料预处理技术研究进展

燃料乙醇是目前世界上生产和使用规模最大的生物质能源,木质纤维素作为一种可转化为燃料乙醇的可再生资源,预处理工艺是其转化过程中的关键步骤和限制因素。文章阐述了木质纤维原料常用的预处理技术、当前研究较多的有机溶剂预处理技术以及有机溶剂预处理技术存在问题。     

木质纤维素生物质制取燃料乙醇的化学预处理技术

介绍了木质纤维素生物质原料的组成及结构,并对制取燃料乙醇的各种化学预处理方法进行了综述和分析,对生物质化学预处理技术发展进行了展望.     

木质纤维素材料预处理研究进展

介绍了木质纤维素材料的抗降解屏障、影响预处理效果的因素、高效预处理的评价标准,并就目前研究较多的酸法、碱法、有机溶剂、蒸汽爆破几种木质纤维素材料预处理技术的相关研究情况进行了综述。最后对预处理技术的发展方向予以展望。     

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。     

深度共熔溶剂预处理木质纤维素生物质研究进展

木质纤维素生物质转化为生物燃料或化工产品一般需经历预处理、酶解及发酵过程,因其复杂的化学结构,在酶解前通常进行预处理以破坏其致密结构,提高酶与纤维素的可及性。深度共熔溶剂（DES）是一类新型的“绿色”溶剂,具有制备简单、价格低廉、性质可调、可生物降解、可循环使用等优势,可有效去除木质素组分,同时保留大部分纤维素,在生物质预处理方面具有巨大的潜力。本文介绍了DES的构成、分类及理化性质,总结了DES预处理对生物质组分的影响,并对预处理效果的影响因素如底物和DES的类型、溶剂黏度、温度、生物载量、微波及超声波辅助工艺和两阶段处理工艺等方面进行分析,探讨了DES和生物的相容性,最后针对DES存在的问题及缺点,提出了理性设计和大规模利用DES的机遇与挑战,本文可为实现生物质的低成本预处理和高价值利用提供新的思路。     

木质纤维生物质热化学转化预处理技术研究进展

主要介绍了木质纤维生物质原料的组分,综述了物理法、物理-化学法和化学法3种预处理方式在木质纤维生物质热化学转化中应用的研究进展,并阐述了各预处理方式对原料和转化产物的影响,指出它们在应用方面的缺憾及限制,最后对木质纤维生物质的预处理方式进行了展望.     

木质纤维素燃料乙醇生物转化预处理技术

由丰富的木质纤维素资源制备乙醇有利于缓解能源紧缺、减少环境污染、实现可持续发展.然而某些物理、化学因素阻碍了木质纤维素中纤维素和半纤维素的转化和利用.预处理引起物理和/或化学上的变化,主要目的是改变或去除各种结构和(或)化学障碍,增加纤维素酶解率和转化效果,是一系列纤维素乙醇转化技术中的关键和核心.本文就纤维素乙醇生物...     

木质纤维素预处理技术研究进展

介绍了木质纤维素的组成及结构特征,阐述了近年来的木质纤维素预处理技术,并对主要预处理技术作了评价.     

木质纤维素预处理技术研究进展

木质纤维素转化燃料乙醇一般需要经过原料预处理、酶水解和发酵过程。由于木质纤维原料化学结构复杂、直接酶解效率非常低,一般在酶水解之前需要进行适当的预处理以打破其致密结构,增加纤维表面积,提高后续纤维素酶的可及性。预处理程度直接影响纤维底物后续酶水解的效果。本文在木质纤维素常用预处理技术分析的基础上,重点讨论了3种相对高效的预处理技术：微波辅助离子液体预处理、两阶段深度共熔溶剂（DES）预处理和氯化铁预处理技术,分析了它们的优势、不足及发展现状。文中指出微波辅助离子液体预处理可有效解构木质素和半纤维素,破坏纤维素结晶区域,利于后续酶解,但微波加热过程会使离子液体分解和部分底物碳化。两阶段DES预处理可有效提高酶水解效率,但是预处理后原料中残留的DES可能会对后续反应中纤维素酶和微生物产生抑制作用。氯化铁预处理可有效破坏木质素与碳水化合物间的结合键,脱除底物中的半纤维素,而对木质素和纤维素降解较少,具有很好的发展前景。由于单一预处理技术的局限性,寻求低成本高效的联合预处理技术将是未来重点发展的方向。     

木质纤维素新型预处理与顽抗特性

木质纤维素是地球上最丰富的可再生生物质资源,其中纤维类多糖的酶催化降解是木质纤维素生物精炼的关键环节之一。对木质纤维素进行预处理,破坏底物的顽抗特性,是实现木质纤维素高效酶解糖化的必要途径。为此,各国学者围绕预处理技术开发以及底物顽抗特性开展了大量研究,本文对近几年来在这两方面取得的最新成果进行了综述和分析。在预处理方面,重点介绍了组合预处理、低温预处理、绿色溶剂与电化学预处理4类新型预处理技术,并对预处理效果与技术优势进行了评价;在底物顽抗特性方面,综述了木质素、结晶度、酶可及度等不同顽抗特性对纤维素酶解的影响规律,重点总结了近年来顽抗特性研究方面的新方法、新认识与新理解。上述研究成果有助于了解当前木质纤维素预处理研究的导向以及明确制约纤维素酶解的关键因素,为设计和筛选适宜的预处理方式、深刻理解纤维素酶解机制提供基础和指导。     

计算机模拟技术在生物质转化中的应用研究进展

生物质是指源于动植物的、具有碳固定能力的可再生资源。本文综述了计算机模拟在生物质转化中的研究进展。首先介绍了生物质转化利用的主要技术,包括生物质气化、液化、物理转化、生物转化等。在此基础上,总结了利用计算机模拟技术辅助生物质转化研究的应用进展,包括基于热力学模型和动力学模型的流程模拟Aspen Plus、PRO/Ⅱ,以量子化学为基础的分子模拟Gaussian 09w、Materials Studio,对多个参数交互作用效果分析并优化的条件优化模拟Design Expert等。同时,概述了全生命周期评估（life cycle assessment,LCA）、神经网络模拟（artificial neural networks,ANNs）、数值模拟在生物质转化中的应用,最后对计算机模拟在生物质转化中的发展应用进行了展望,指出应继续研究贴合生物质转化过程,避免对真实过程简化的模型,同时进一步研究通过不同模拟的复合来增强模拟效果的可靠性。     

Torrefaction of non ‐lignocellulose biomass waste

Torrefaction of some non‐lignocellulose waste biomass was attempted to examine if such materials could benefit from this process as conventional lignocellulose biomass does. Experiments were conducted on chicken litter, digested sludge, and undigested sludge from a municipality in Canada. Effects of two important torrefaction process parameters: temperature and residence time on the torrefaction yield were studied. For reference, torrefaction of three lignocellulose biomass (switch grass, coffee husk, and wood pellet) was also carried out in the same apparatus under identical conditions. A comparison of torrefaction yield and other properties of these biomass showed that in spite of the large difference in their constitution the torrefaction behaviour of non‐lignocellulose and lignocellulose biomass were similar. The increase in energy density after torrefaction and the effect of temperature and residence time on torrefaction were also similar for these two types. The present research made an important addition to the existing database on torrefaction of biomass by adding missing information on torrefaction of sludge and poultry litter. Additionally, this work unearthed a potential option for production of composite pellets of waste (e.g., sludge) mixed with biomass (e.g., switch grass). © 2011 Canadian Society for Chemical Engineering     

非水溶剂预处理木质纤维原料研究进展

木质纤维素是目前中国最丰富的可再生资源,但由于其交织的复杂结构阻碍了内部纤维素和半纤维素的后续转化,这促使研究者们去寻求有效的预处理方法以解决目前的困境。近年来,随着预处理溶剂不断被发现和新型溶剂的快速涌现,非水溶剂预处理作为一种新兴的预处理方式在木质纤维素生物炼制中展现出良好的效果和应用前景。本文在系统介绍了各种非水溶剂理化性质和特点的基础上,综述了各种非水溶剂对木质纤维素预处理的作用原理、半纤维素和木质素的去除效果以及对纤维素酶解性能的影响,同时总结归纳了不同非水溶剂预处理的主要优缺点,并对非水溶剂预处理面临的挑战和未来的发展方向进行了展望,以期对未来绿色、低廉、高效的预处理方法提供借鉴和指导。     

环氧树脂/棕榈酰氯改性玉米秸秆复合材料力学性能研究

以棕榈酰氯改性的玉米秸秆作为填料,将环氧树脂（EP）作为基体树脂,制备环氧树脂/改性玉米秸秆生物质复合材料。利用红外光谱和X射线光电子能谱对改性前后的秸秆进行结构表征,采用电子万能试验机对复合材料进行力学性能分析,利用扫描电子显微镜对复合材料的微观形貌进行分析。结果表明,红外谱图中在1 754 cm^-1处有新的C=O特征伸缩振动峰出现;X射线光电子能谱图中C1（C=C、C—C）、C2（C—O）含量分别从47.85 %和40.24 %下降到41.30 %和30.64 %,C3（C=O）、C4（C—O—C）含量分别从9.12 %和2.79 %增加到20.56 %和7.20 %,说明改性后玉米秸秆疏水性增强,与EP的相容性得到改善;随着玉米秸秆含量的增加,EP复合材料的拉伸性能与纯EP比增加了100.3 %和157.77 %;弯曲强度呈现出先增加后下降的趋势;未改性秸秆添加量达到10 %时,冲击强度最大比纯EP提高了16.8 %,而改性后秸秆的含量达到15 %时,比纯EP提高了70.53 %。     

木质纤维生物质精炼中木质素的分离及高值化利用

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。     

以生物质为原料合成丙烯腈的研究进展

生物质原料由于具有来源广泛、绿色环保和可再生循环利用等特点,近年来逐渐应用于丙烯腈的合成研究。本文简述了以生物质（甘油、谷氨酸和3-羟基丙酸）为原料合成丙烯腈3种新工艺的研究进展,主要介绍和讨论了甘油两段法、谷氨酸脱羧基法和3-羟基丙酸腈化法的合成工艺及其催化剂的性能。目前甘油两段法丙烯腈总收率在60%左右,远低于丙烯法工业装置高于80%的水平,并且催化剂较易积炭而失活,今后仍需努力提高丙烯腈收率和催化剂的稳定性;谷氨酸脱羧基法的优点是反应过程中不需要引入氨,但是工艺复杂且对环境影响较大,丙烯腈单收只有20%左右,合成工艺仍待进一步优化;而3-羟基丙酸腈化法不需要氧气参与反应,副产物较少,碳氧化物的排放显著降低且不产生氢氰酸,丙烯腈单收大于90%远高于丙烯法,通过该工艺生产的丙烯腈具有一定的成本优势,比较适合应用于国内低成本聚丙烯腈基碳纤维的生产。