第二章 木质纤维素的转化VIP免费

第二章木质纤维素的转换1.木质纤维素化学历史回顾2.木质纤维素的化学组成3.木质纤维素的生物炼制1.木质纤维素化学历史回顾木质纤维素和纤维素化学大约有200年的历史，公元1800年前：半乳糖二酸19世纪的木质纤维素化学（1）纤维素的糖化作用1819年，法国植物化学家HenriBraconnot发现帆布水解可得到与淀粉水解相同的糖。（2）草酸1829年，锯屑和类似原料与KOH共热，可得到草酸。（3）木炸药和硝化纤维1833年，Braconnot硝酸处理木质纤维或淀粉可形成一种可燃性化合物（木炸药，xyloidin）；1846年，瑞士巴塞尔的化学教授ChristianFriedrichSchonbein开发了硝化纤维（火棉nitrocellulose）（4）纤维素1839年，法国糖厂经理AnselmePayen发现木材经硝酸和NaOH处理后可得到纤维素，并且在浓硫酸作用下可转换为D-葡萄糖。（5）乙酰丙酸1840年，荷兰化学教授GerardusJohannesMulder发现果糖和盐酸共沸可合成乙酰丙酸（Levulinicacid）。（机理？）（6）木质素1856年，FranzFerdinandSchulze报道了硝酸和KClO3混合物处理木材可分离出纤维素，可溶性部分称为木质素。1868年，F.Bente报道了碱木质纤维素熔化物的芳香族特征。1897年，瑞典科学家P.Klasen也描述了木质素的“非纤维素”性芳香族特性，松柏醇是木质纤维素生物合成的单元中间体。1919年，W.Fuchs描述了一种酚型结构单元。1927年，KarlFreudenberg发现木质素是由苯丙烷的衍生物组成。（7）半纤维素（多糖）和糖醛1831年，J.W.Dobereiner把麦麸和稀硫酸一起蒸馏得到了糠醛。1922年，QuakerOats公司从生产燕麦片废料中生产糠醛，推动了糠醛的工业化。（8）木质纤维素1903年，英国科学家EdwardJohnBevan和CharlesFrederickCross认为木质纤维素为五大天然纤维素之一，木质素和纤维素之间通过化学键相连。20世纪30年代末期出现了木质纤维原料一词(lignocellulosefeedstock),1942年，美国的文献中开始使用木质纤维素这一术语。19世纪至20世纪初木质纤维素的工业利用（1）从木材生产纸和纸浆。（2）可溶性纤维衍生物、黏胶以及其他纤维素基合成纤维。（3）从木材制取糖类产品和木材液化物（4）从木质素生产香草醛（5)纤维素硝化物（火棉和胶棉）（6）糠醛和尼龙第一章木质纤维素的转换1.木质纤维素化学历史回顾2.木质纤维素的化学组成3.木质纤维素的生物炼制Chemical-TechnicalMajorGroupsofLCFChemicalCompositionofDifferentLCFComparisonoftheCompositionsofHardwoodandSoftwood针叶材白云杉阔叶材颤白杨ChemicalCompositionofDifferentAmericanStrawRangesofVariationoftheChemicalCompositionofDifferentLCF不同的检测方法和制浆方法导致的差异很大CompositionofSelectedBiomassMaterialsCarbohydratesinLignocellulosesCrabohydrateCompositionofDifferentLCF纤维素的化学结构结构特点：直链,氢键作用强,成晶体,难水解淀粉的化学结构结构特点：很多支链,氢键作用弱,非晶体,易水解纤维素与淀粉化学键区别半纤维素的化学结构结构特点：有支链,非结晶,易水解，水解产物含多种单糖。包括五碳糖类中的木糖、阿拉伯糖,六碳糖类中的半乳糖,、甘露糖、葡萄糖等。木质素的结构单元4.对松柏醇5.对芥子醇6.对香豆醇木质素的化学结构第一章木质纤维素的转换1.木质纤维素化学历史回顾2.木质纤维素的化学组成3.木质纤维素的生物炼制木质纤维素——最重要的可再生生物质资源CornStoverWheatStrawRiceStrawBagasseMiscanthus芒草SwitchGrass柳枝稷GeneralSchemeofaLignocellulosicBiorefineryProductsofLignocellulosicFeedstockBiorefinery木质纤维素原料全组分利用的重要性阔叶材：纤维素30-45%，20-30%半纤维素，20-25%木质素粮食秸秆：纤维素38-40%，半纤维素20-30%，木质素6-20%。UtilizationofCropResidues木质纤维素的物理结构稳定而坚固预处理(Pretreatment)三个主要目的:1.除去木质素的阻碍,增加纤维可接触度2.分出半纤维和半纤维水解而产的混合糖3.减少纤维结晶度，促进纤维素的水解4.不增加糠醛等对后续发酵有影响的物质预处理主要方法（1）蒸汽爆破法（2）稀酸水解法（3）低温氨爆破法（4）二氧化碳爆破法（5）球磨法（6）溶剂法蒸汽爆破...