微波促进生物质炭磺酸催化木质纤维素水解反应研究.pdf

湖南师范大学
硕士学位论文
微波促进生物质炭磺酸催化木质纤维素水解反应的研究
姓名:吴游宇
申请学位级别:硕士
专业:有机化学
指导教师:伏再辉
20100501
摘要将木质纤维素原料转化为具有高附加值的新能源和新材料是当前研究热点。纤维素水解产物能进一步酶解制取燃料乙醇,因此对纤维素水解的研究具有重要意义。课题开展了文献报道较少的微波促进生物质炭磺酸催化木质纤维素水解反应的研究,取得了如下一些研究结果。⒁悦藁ā⒌矸邸⒅穹邸⑽⒕宋氐任T希ü糠痔炕和磺化制备了一系列生物质炭磺酸催化剂,并通过红外、热重、线衍射和光电子能谱等多种手段对其进行了表征。结果表明该类炭催化剂表面具有亲水的.、.,并且是不定型结构。针对纤维素在水中的难溶性问题,开展了微波辐射促进生物质炭磺酸催化纤维素水解反应的研究,着重考察了催化剂类型、微波功率、温度和反应时间对这一多相水解反应的影响。结果表明该类催化剂在微波促进下,能有效催化这一水解反应,给出比液体硫酸催化体系远远高的转化数..⑽A酥苯铀饽局世嘞宋穹郏颐锹氏瓤U沽擞梦⒉ù俳用不同类型的卤代盐对竹粉进行预处理研究,结果表明,%处理效果最好,其中半纤维素的含量从.%降至.%,木质素的含量从.%降至.%。在此基础上,以%ご淼竹纤维为原料,开展了微波促进生物质炭磺酸催化这类竹粉水解反应。
的研究,着重考察了催化剂类型、溶剂、微波功率、反应时间和温度对这一水解反应的影响规律。结果表明在优化的条件下,经%淼闹裣宋芑乖堑寐矢叽%,而未处理的竹纤维原料的总还原糖得率只有%。⒈菊陆诓捎谜簧杓剖匝椋源釉熘胶谝禾崛∧局仕毓痰影响因素进行了研究。在此基础上,以这种回收的木质素为原料,经过部分炭化,高压磺化制备了木质素炭磺酸催化剂,并运用仁侄谓辛吮碚鳎峁砻骰撬峄懦晒藿拥侥局仕靥勘面,且催化剂也属于不定型结构。经过优化制备条件,木质素炭磺酸量最高可达āW詈蟀迅么呋劣糜诖呋局世嘞宋的反应,结果表明在优化的条件下,经%⒍阅局仕靥炕撬岬木眉壑到辛似拦溃果表明该催化剂具有很强的工业应用价值。关键词:纤维素,木质纤维素,木质素,微波,生物质炭磺酸,纤维素水解
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导师签名:彩泐作者签名:缸云堵月∥湖南师范大学学位论文原创性声明湖南师范大学学位论文版权使用授权书日期:≥。少年聄日本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。年本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属湖南师范大学。同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南师范大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。年解密后适用本授权书。朐谝陨舷嘤Ψ娇蚰诖颉啊獭日期:沙,々年学位论文作者签名:月本学位论文属于⒈C芸冢⒉槐C馨住多日
第一章文献综述言引纤维素是一种稳定的可再生资源,同时也是世界第四大能源物质之一。它是太阳能以化学能形式存在于生物中的一种能量形式,直接或者间接来源于植物的光合作用。地球上的植物进行光合作用所产生的能量是目前人类能源总量的倍左右,占到太阳照射到地球总辐射量的%【K谌澜绶段诠惴悍植迹滩亓考浞岣磺壹格便宜。在它的利用和开发过程中能达到可持续循环,将纤维素原料转化为具有高附加值的新能源和新材料受到了各国科研工作者的高度关注和各国政府的极大关一‘俊K淙淮蠖嗍参镏泻械南宋不能被人体或其它哺乳动物直接利用,但纤维素的水解产物之一的葡萄糖可以为人体或其它哺乳动物体提供能量;同时葡萄糖的发酵产物甲醇和乙醇等可以代替石油和煤炭等矿质燃料,为人类提供所需的能源。所以对植物纤维资源的利用,不仅可以解决环境问题,而且也是从生物能方面解决能源和粮食问题的有效途径。现在美国、日本等发达国家正在大力推行可再生纤维素原料酶水解生产的绿色能源计划,目前我国利用纤维素酶酶解植物纤维的研究还处于实验阶段,但这方面的研究非常活跃,具有很大的发展空间,但想大规模工业化应用还有很长的路要走。微波促进生物质炭磺酸催化木质纤维素水解反应的研究
。甄越。饕越。/,尤其是多年生的草本和木本植物中的含量很高。据报道【,现全球每年能产纤维素的总量达到郑绻芡ü斯そ渥;F咸烟