固体酸降解秸秆制备高浓度糖液的研究文献综述

 2021-09-27 00:13:45

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文献综述

1前言

石油危机的出现以及化石能源利用所带来的环境污染和气候异常等问题使得世界能源战略的重点开始转向可再生能源的研究和开发[1]。植物秸秆是世界上分布最广、产量最多的可再生资源，其主要成分是木质纤维素，将其水解并利用的研究关系到国家能源安全和国民经济的可持续发展[2]。木质纤维素主要成分为纤维素，纤维素的水解是秸秆充分有效利用的关键。

纤维素是由D-葡萄糖以β-1，4-糖苷键组成的线性高分子化合物，每个纤维素分子由800～1200个葡萄糖分子组成[3]。传统的降解方法有生物酶法[4]、无机酸法[5]、超/亚临界水法[6]。酶法即在纤维素酶或微生物的参与下，纤维素和半纤维素水解为可发酵糖[7]，虽具有反应条件温和、对设备要求低等优点，但其成本高，速度慢，短期内难以在工业上有较大突破。酸法包括稀酸法和浓酸法。稀酸法需高温高压，对设备要求较高，耗能大；浓酸法需用大量的浓硫酸，该方法难以回收，工艺复杂，污染环境[2]；超/亚临界水催化纤维素水解反应的选择性低，且需要瞬时升降温，反应过程较难控制，不易实现工业化生产。因此，开发纤维素新的降解方法有重要意义，寻找高效催化体系一直是生物质降解领域的首要任务。目前固体酸催化因其效率高、易于产品分离、少污染等优点而受到人们的关注，下面就不同种类的固体酸催化剂的催化工艺做一点简单说明。

2固体酸降解纤维素的生产工艺

2.1树脂型固体酸

树脂型固体酸催化水解秸秆时，是利用其表面的酸性基团与秸秆接触，对秸秆进行非均相催化将秸秆水解为较小分子的多糖，然后较小分子的多糖进入催化剂内部或在催化剂表面进一步被水解为单糖[2]。

杨晓瑞[8]等首次采用强酸性阳离子交换树脂催化水解秸秆，在120℃、原料与催化剂的体积比为1:2和固液比为1:2的条件下反应10h，其还原糖和总糖含量分别为33.45%和39.65%。此降解率已达到了酸水解的一般水平，为秸秆的降解利用提供了一条新的绿色环保工艺路线。

离子交换树脂作为酯化反应催化剂，具有活性高、选择性好(可达100%)，易分离、可再利用、低腐蚀等优点。但由于使用允许温度较低(120℃以下)、价格较高而受到局限[9]。

2.2杂多酸固体酸

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