化学预处理对松木糠醇改性的影响研究综述
摘要：本文通过介绍木材化学预处理的基本方法、糠醇的基本性质及其应用，为糠醇在木材交联改性方面的应用提供了理论依据。研究的目的是建立基于木材细胞壁组分可控脱除的糠醇改性体系，探明糠醇分子原位聚合及其与细胞壁三大素的化学反应规律。意义是通过现代分析测试技术表征细胞壁木质素与半纤维素的可控脱除可以揭示糠醇改性剂与细胞壁各组分间的化学结合倾向性，实现糠醇在细胞壁中的可控空间分布，并能提高糠醇改性剂在木材中的改性效果。
1 化学预处理方法
1.1酸处理
酸预处理是木质纤维素类生物质预处理中常用的预处理方法之一 。在酸性预处理中，酸作为催化剂，其解离的H 可以进攻LCC部分的连接键和碳水化合物(尤其是半纤维素)间的糖苷键。酸处理过程中，随着原料中的多糖(主要是半纤维素)被水解成单糖，木质纤维素中保护纤维素的木质素-半纤维素屏障结构松动，增加了纤维素酶的可及性，提高了纤维素的酶解性能。各种类型的酸，包括浓缩或稀释后无机酸(硫酸，盐酸，氢氟酸，磷酸,硝酸等)和有机酸(马来酸，乙酸和草酸)已广泛用于木质纤维素预处理的研究。浓酸酸预处理，通常是在环境温度至较温和温度(一般lt;100℃)下使用大于30%酸浓度环境中进行。浓酸预处理在较高酸浓度和较低温度下就可以获很高单糖产率,无需酶水解作为额外的水解步骤。盐酸、硝酸、硫酸和三氟乙酸等无机酸都曾经用于浓酸水解木质纤维素的研究，以浓硫酸研究的最为广泛。浓酸预处理，尽管可以有效地水解纤维素、半纤维素到单糖，但浓酸本身的毒性、腐蚀性很强，预处理过程中对操作人员安全性以及设备耐腐蚀性要求高。
各种稀酸如稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸等也已用于木质纤维素预处理，以稀硫酸研究最为广泛。稀酸预处理是指在温度为120℃-215℃ ,酸浓度0.5%-5.0%，压力低于1.0MPa条件下对木质纤维素生物质进行预处理[1-2]。稀酸预处理所需酸量大，跟浓酸预处理一样都面临着后期废酸的中和回收，这无疑增加了投入成本。酶解纤维素，因反应条件温和、反应特异性强且水解过程不引入可污染化学品，是一种绿色无污染的水解方式。但木质纤维素结构致密复杂，酶分子很难进入结构内部发挥作用，直接酶解效率低且纤维素酶价格昂贵，因此酶水解纤维素并不普及。为推动稀酸预处理技术进一步发展，发挥纤维素酶水解的优势，将酸预处理中不使用纤维素酶，转移到在酶水解之前先用酸预处理以提高木质纤维素酶消化性能上来。Hemandes 等用稀H2SO4在130 ℃-190℃预处理辣木10 min -30 min,酶解后纤维素回收率可达87.0%，半纤维素回收率为24.7%/-50.2%。Kendall等人用稀硫酸预处理葡萄渣,酶解糖收率收率增加了10%。Garcia等用0.59%-2.5% H2SO4预处理麻风树果果壳15 min-45 min,酶解纤维素转化率超过80.0%。稀酸预处理有利于增加木质纤维素类生物质的水解，半纤维素的水解效率较高，但经稀酸预处理后，除酸溶性木质素以外，大量酸不溶性木质素依然存留在木质纤维素生物质残渣中,为进一步提高纤维素酶解性能，降低木质素对纤维素酶的无效吸附，通常还增加脱木质素环节。除无机酸以外，甲酸、乙酸、丙酸、富马酸、马来酸和草酸等有机羧酸也常用于木质纤维素材料的预处理研究[85]。用马来酸预处理水葫芦、油棕空果枝和稻草等多种木质纤维素材料，预处理后纤维素酶解转化率分别为78.7%、 60.9%和91.5%。Vanderghem 等人用甲酸/乙酸/水按40/40/20比例，在107℃下对芒属植物奇岗进行3h预处理，纤维素最大转化率可达75.3%。与无机酸酸预处理,有机酸可以有效地水解半纤维素而不会引起糖的严重降解。但有机酸高成本、难回收限制了其大规模化应用。三者预处理特点见表1.1:
1.2碱处理
碱预处理，也是一种广泛研究的化学预处理方法[3-4]。碱预处理通过两种途径改变木质纤维素致密的结构: 1) 溶胀纤维素:碱金属离子常常以水合离子的形式存在，这种水合离子很容易渗透到纤维素分子内部,与纤维素分子形成氢键，破坏纤维素分子的氢键网络，导致纤维素溶胀。纤维素发生溶胀后，纤维素晶体构造被破坏，结晶度下降，内比表面积增大。2)去除木质素和半纤维素:半纤维素与木质素连接的酯键、醚键等化学键在碱性条件下很不稳定,在碱性环境中，LCC中半纤维素和木质素很容易解聚分离并溶解到碱液中，此时保护纤维素外围屏障作用减弱甚至消失，致使纤维素半纤维素木质素间原本致密的结构松动，纤维素裸露来，增加的酶的可及性。碱预处理可以有效地破坏木质素、半纤维素和纤维素之间的连接结构[5]。
各种碱NaOH、Ca(OH)2、KOH、NH3·H2O等用于木质纤维素预处理的研究，其中NaOH和Ca(OH)2应用最为广泛。 Haque等人用0.5%-2.0% NaOH在105 ℃对大麦秸秆预处理，其中木质素、半纤维素脱除84.8%和79.5%，在随后的酶解中，葡萄糖产率最大可达86.5%。Kim等人用Ca(OH)2在55 ℃处理玉米秸秆4周后，当纤维素酶用量为15 FPU/g葡聚糖时，其葡聚糖的转化率可达91 3%。Wang 等用0.5%-3.0% NaOH在121 ℃处理沿海百慕大草15 min -90 min,当原料中木质素脱除达86.0%时，当酶用量为40 FPU/g葡聚糖，葡聚糖的酶解转化率为90.43%。Ashutosh 等人用NaOH和H2O2, 50℃处理玉米秸秆3h,酶解后葡萄糖、木糖收率为90%和80%。用含有Na2CO3和Na2S的绿液用于玉米秸秆的处理，当木质素脱除45%时,酶水解后多糖转化率可达70%。碱预处理可在较温和条件下解构木质纤维素，改善纤维素酶解效率。但是，碱液的回收再利用比较困难，直接排放容易造成环境污染[9]。
1.3有机溶剂处理
以上是毕业论文文献综述，课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
