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工业木质素基介孔碳固体酸高效水解蔗渣纤维素制葡萄糖

王帅  张丽琴  司马国宝  崔莹  甘林火  
【摘要】:本文采用马尾松碱木质素替代部分苯酚作为为碳源,依次通过酚化,溶剂挥发诱导自组装和磺化,成功制备木质素基有序介孔碳固体酸(LDMC—SO3H),并分别通过傅立叶变换红外(FTIR)、小角度X射线散射(SAXS)、BET、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和酸碱滴定等测试手段对其结构进行详细表征。结果表明,LDMC—SO3H具备较强的酸性位点(—SO3H密度为1.82 mmol/g)以及有序的介孔结构,其比表面积,介孔孔容及孔径分别为156 m~2/g,0.019 cm~3/g和3.41 nm。将LDMC—SO3H催化剂用于经低共熔溶剂预处理所得蔗渣纤维素(结晶度为70.3%)的水解中,并分别研究了纤维素底物(包括不同粒径和结晶度的微晶纤维素(MCC)、BS和BSC),反应温度和时间,BSC初始浓度,催化剂负载量对葡萄糖产率的影响。结果表明,在反应温度和时间分别为180°C和7 h,蔗渣纤维素初始浓度为5 mg/mL,催化剂负载量为3 mg/mg的优化条件下,葡萄糖收率达到42.5%,均高于甘蔗渣原料及不同粒径微晶纤维素催化水解所得葡萄糖收率。通过工业木质素制备LDMC—SO3H并应用于BSC水解制备葡萄糖,不仅可以实现木质纤维素可再生资源的高值化利用,而且可以部分缓解目前面临的环境污染和能源短缺等问题。~7

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