微波在生物质转化与利用中的应用研究
2020-07-30赵稳黄婷陈静熊万明
应用化工 2020年6期
赵稳,黄婷,陈静,熊万明
(1.江西农业大学 理学院,江西 南昌 330045;2.江西省特色林木资源培育与利用协同创新中心,江西 南昌 330045)
生物质是植物的光合作用将太阳能转化为化学能形式固定下来的可再生能源,其物质结构主要由半纤维素、纤维素和木质素三组分构成。由于其内在组分的化学成分随生物质原料的不同带来的巨大差异,导致常规热处理或转化效率低下。微波凭借其微波辐射对分子运动的影响,直观的表现在促进分子间的摩擦和碰撞,能够达到增加纤维素可及度的效果,满足物质转换技术同质性要求[1-2]。生物质原料在微波辅助下的预处理中对木质素的高效脱除,有效提高生物质纤维素原料的化学反应和加工性[3];实现在热解过程中生物油及天然气的高占比,缩短反应时间,提高生产效率;在转化利用过程中获取还原糖、5-HMF和果胶等高附加值化学品及天然产物,创造巨大的社会经济效益。
1 微波辅助作用于生物质的预处理过程
不同的生物质原料拥有差异巨大的内在组分,结构还是由外层的木质素搭建成的细胞壁包裹着内部交错的纤维素和半纤维素。预处理能够对生物质的特性(如水分、挥发分和颗粒度等)产生影响,是深度开发与利用生物质的必备环节。经过预处理之后,纤维素中木质素的原有结构被破坏,使其与生物质内部的组织分离开;同时,生物质孔隙率增加,使得更多的反应活性位点暴露,从而达到提高半纤维素和纤维素的转化率的目的。……
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