纖維素亞臨界水解抽取單糖研究.pdf

1、隨著人類對石油、煤炭等不可再生的化石燃料的需求不斷增加,利用纖維素制取乙醇也成為研究熱點(diǎn)。纖維質(zhì)是地球上資源量最豐富的可再生資源之一,研究其綜合利用對可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。超、亞臨界水因具有反應(yīng)速度快、溶解性好等優(yōu)點(diǎn),因此利用其進(jìn)行纖維素水解。
　　 在間歇式高壓反應(yīng)釜中,研究了纖維素在亞臨界水中的水解,考察不同反應(yīng)條件對水解效果的影響,探索纖維素水解的反應(yīng)規(guī)律和反應(yīng)機(jī)理,計算反應(yīng)動力學(xué)參數(shù)。同時,對水稻秸稈水解進(jìn)行初步研究。

2、
　　 在亞臨界水中水解纖維素,結(jié)果發(fā)現(xiàn):200℃時,隨著反應(yīng)時間的增加,葡萄糖收率逐漸提高;220℃時,在最初的1.0h內(nèi),葡萄糖收率隨反應(yīng)時間增加而提高,1.0h后,葡萄糖收率逐漸減小;240℃時,1.0h還有少量葡萄糖存在,1.5h及以后收率降為零;260℃時,產(chǎn)物中未檢出葡萄糖。220℃時,反應(yīng)1.0h達(dá)到最高收率7.71％。
　　 通過研究AlCl3、COCl2、FeCl3、Fe2(SO4)3、Fe(NO3)3

3、及H2CO3等催化劑,發(fā)現(xiàn)這些催化劑均可以提高纖維素水解速率,但是對葡萄糖收率有較大區(qū)別:200℃時,以葡萄糖收率衡量的各催化劑活性順序?yàn)?FeCl3＞CoCl2＞AlCl3,Fe(NO3)3＞Fe2(SO4)3＞FeCl3;充入CO2分壓(2MPa、4MPa、6MPa)越大,葡萄糖收率越高;在以Fe(NO3)3為催化劑、溫度200℃、反應(yīng)時間0.5h時,葡萄糖最大收率為21.45%。
　　 分析不同溫度的纖維素反應(yīng)速率常數(shù)k1

4、、葡萄糖分解速率常數(shù)k2發(fā)現(xiàn)溫度升高,k1、k2均增大,而k2都大于k1,證明葡萄糖的分解速度大于纖維素的水解速度。其中纖維素水解的活化能Ea1=254.24kJ·mol-1,葡萄糖分解反應(yīng)的活化能Ea2=203.23kJ.mol-1。催化劑既增大了纖維素水解速率常數(shù)k1,也增大了葡萄糖反應(yīng)速率常數(shù)k2。CO2可以同時加快纖維素水解和葡萄糖分解,但到達(dá)一定分壓后,增加CO2的量可以一定程度上抑制葡萄糖分解,這對葡萄糖收率很有利。