微波下氯化锡催化稻壳纤维素制备五羟甲基糠醛

发布时间：2020-04-18 08:13

【摘要】：生物质能源是一种可再生清洁能源,对生物质能源加以利用,能有效的缓解能源危机,同时减少生物质废弃物对环境造成的影响。稻壳是农业废弃物中的一种,可作为可再生能源的原料,转化得到平台化合物—五羟甲基糠醛。然而稻壳中的木质素和灰分含量较高,抑制了稻壳中纤维素降解制备5-HMF,因此要对稻壳进行预处理,不仅可以去除大部分木质素,同时降低纤维素的结晶度,提高材料的孔隙率,有利于稻壳原料降解得到五羟甲基糠醛。本文就如何利用稻壳制备平台化合物五羟甲基糠醛(5-HMF)展开了一系列的研究。本文首先考察了稻壳的预处理方法、氢氧化钠质量分数对固体剩余量、纤维素含量、木质素含量的影响,使用常规直接加热的预处理方法,以3%NaOH溶液处理稻壳效果最佳,预处理得到的稻壳中木质素含量降至5.6%,固体剩余质量、纤维素含量、半纤维素含量分别为1.79g、50%、8.3%。然后采用预处理后的稻壳进行微波降解反应,用HPLC对产物分析,所得5-HMF的产率显著增加。优化反应条件为:微波功率为420W,微波辐射时间6min,催化剂氯化锡用量1.95g,质量分数为2.0%盐酸加入量1.69g,稻壳纤维素加入量1.2g(纤维素含量0.6g),DMSO用量为反应液体积10%时,5-HMF产率为26.5%。为探索稻壳中的其他成分对纤维素降解5-HMF过程的影响,实验先从稻壳中除去木质素和灰分,再在所提取的纤维素中添加木质素或灰分,考察木质素的加入量、灰分的加入量、预处理方式对纤维素降解反应的影响。由实验结果可知,随着加入的木质素、灰分的增加,5-HMF产率持续下降,当木质素、灰分含量超过5%以后,5-HMF产率下降幅度最大;在各种预处理稻壳方法中,采用常规NaOH预处理稻壳后,稻壳中的纤维素降解生成的5-HMF产率最高。
【图文】：

纤维素结构

10g 稻壳产出 1.7g 木糖。1.4 木质纤维素1.4.1 木质纤维素的特点木质纤维素具有优异的柔软性、韧性、防冻、防热性能，能够起到保护细的作用，是由木材等植物经加工而成的纤维材料，广泛存在于植物细胞壁中，胞壁成分主要是纤维素、半纤维素和木质素三大部分构成，此外，还存在较多果胶（（C6H10O6）n）和少量氮类化合物、无机盐。不同类别和地区的木质纤素对半纤维素和木质素等含量，其中，硬木(木材)中纤维素含量较多，软木（秆和稻草）半纤维素含量较多。D-葡萄糖是构成纤维素的分子，相互之间用β-（1,4）-糖苷键连接，形成性聚合物（纤维素），一个纤维素含 300-15000 个葡萄糖单元[36]，结构简式(C6H12O6)n，结构如下图 1.2 所示，结构纤维素分子排列紧密，降低了纤维素降解效率。

装置图,装置图,半纤维素,稻壳

14图 2.1 微波反应器装置图igure 2.1 Microwave reactor device diag 2、垫片； 3、仪器开关； 4、）稻壳中纤维素的含量、半纤维素、木质素紧密相连，素被氧化、硝化，生成的硝化木素相比于半纤维素更加稳定，以氧化作用，从而能使纤维素在体壳，然后配置硝酸-乙醇溶液，体
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ352;TQ251.11

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