生物质基化学品及其制备技术
生物质基材料的新型制备方法
生物质基材料的新型制备方法随着全球范围内对环境保护意识的提高和对化石能源的更多限制,生物质资源作为一种重要的可再生资源受到了越来越多的关注。
作为一种绿色的能源,生物质基材料已经成为了未来替代传统材料的重要选择。
然而,生物质基材料的新型制备方法是目前亟待解决的问题。
本文将从目前主流生物质基材料制备的方法、新型制备方法的现状,以及未来发展趋势这三个方面进行探讨。
一、目前主流生物质基材料制备的方法生物质基材料广泛应用于包装、建筑、造纸等领域。
目前主流的制备方法包括物理方法和化学方法。
物理方法的主要制备过程包括:力浆法、冲击法、纺丝法、熔融法和高温处理法等。
其中,力浆法是制备云母基生物复合材料的主要方法之一,可使天然云母与生物质基聚合物获得更好的融合。
纺丝法可将生物质聚合物转变为纤维,在增强生物质基材料的力学性能方面具有优势。
化学方法的主要制备过程包括:化学处理法、酶解法、热压法、微波辐射法以及生物法等。
其中,生物法是利用微生物对生物质进行分解和转化,产生可用于材料制备的生物基原料。
酶解法的优势在于使用温和的条件和高效的生物催化作用,可在较短时间内制备出高质量的生物质聚合物。
二、新型制备方法的现状传统的生物质基材料制备方法存在着耗费能源、污染环境、工艺复杂等问题。
因此,近年来,基于新型制备方法的生物质基材料的研究逐渐升温。
新型制备方法主要包括天然模板法、离子液体法、超声波法和激光加工法等。
天然模板法是利用天然生物多多孔基质的特点,通过化学沉淀、水热法等制备方法制备新型生物质基材料。
离子液体法是利用离子液体中的独特性质,可溶解各种生物质聚合物,使其在无溶剂条件下形成高分子材料。
超声波法是利用超声波的作用,使生物质基材料表面形成纳米结构,从而提高材料的力学性能和化学稳定性。
激光加工法是利用激光切割、雕刻和打印等技术对生物基材料进行加工和制备。
三、未来发展趋势未来,生物质基材料的制备将更加注重可持续性生产和资源利用。
生物质基化学品的生产工艺研究
生物质基化学品的生产工艺研究在当今全球能源和环境问题日益严峻的背景下,生物质作为一种可再生资源,其在化学品生产领域的应用备受关注。
生物质基化学品的生产不仅有助于减少对传统化石资源的依赖,还能降低温室气体排放,对实现可持续发展具有重要意义。
生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体,包括植物、动物和微生物等。
其主要成分包括纤维素、半纤维素、木质素、淀粉、油脂和蛋白质等。
这些成分经过一系列的化学和生物转化过程,可以制备出多种有价值的化学品,如醇类、酸类、酯类、醛类等。
生物质基化学品的生产工艺主要包括以下几种:一、热化学转化法热化学转化法是利用高温和化学反应将生物质转化为化学品的方法。
其中,气化是一种重要的热化学转化技术。
生物质在气化炉中与氧气或空气发生反应,生成合成气(主要成分是一氧化碳和氢气)。
合成气可以进一步通过费托合成等工艺制备液体燃料和化学品,如甲醇、二甲醚等。
另一种热化学转化方法是热解。
热解是在无氧或缺氧条件下,将生物质加热到一定温度,使其分解为生物油、生物炭和可燃性气体。
生物油可以经过进一步的精炼和改质,生产出燃料和化学品。
然而,生物油的成分复杂,含有大量的含氧有机物,其稳定性和燃烧性能较差,需要进行后续的处理和优化。
二、生物化学转化法生物化学转化法主要利用微生物或酶的作用,将生物质转化为化学品。
发酵是一种常见的生物化学转化过程。
例如,利用微生物发酵淀粉或糖类物质,可以生产乙醇。
乙醇是一种重要的生物质基化学品,可作为燃料或溶剂使用。
除了乙醇,通过微生物发酵还可以生产丁醇、丙酮、丁酸等化学品。
此外,利用酶的催化作用,也可以实现生物质的选择性转化。
例如,纤维素酶可以将纤维素水解为葡萄糖,葡萄糖再进一步转化为其他化学品。
三、化学催化转化法化学催化转化法是通过催化剂的作用,促进生物质的化学反应,从而制备化学品。
例如,纤维素和半纤维素可以在酸催化剂的作用下水解为单糖,然后通过加氢、脱水等反应生成多元醇,如木糖醇、山梨醇等。
生物质纤维的制备和性能分析
生物质纤维的制备和性能分析生物质纤维是一种非常重要的生物能源,它可以用于制备各种建筑材料、纸张、纺织品、化学品和生物燃料等。
近年来,生物质纤维的制备技术得到了迅速发展,不断涌现出新的生产方法和材料。
一、生物质纤维的制备生物质纤维的制备方法主要包括化学法、机械法、生物法等多种途径。
化学法是目前生物质纤维制备中应用最广泛的方法之一。
它是利用一些化学试剂(如氢氧化钠、硫酸等)对生物质原料进行加工处理,使其变成纤维状。
这种方法通常需要高温高压条件下进行,处理时间较长并且需要消耗大量的化学试剂。
但是化学法可以大幅度提高生物质纤维的强度、耐久性和其他机械性能。
机械法是另一种常用的生物质纤维制备方法。
它是利用机械力将生物质原料压缩、拉伸、击打等操作,使其变成纤维状。
机械法通常需要消耗大量的电力和机械设备,但是可以保留生物质原料的原始性质,使得生物质纤维的安全性更高。
此外,机械法制备的生物质纤维通常具有更好的可再利用性,更容易被生物降解。
生物法是一种新兴的生物质纤维制备方法。
它是利用生物体内的细菌等微生物将生物质原料转化为纤维状。
生物法制备技术成本较低、污染少、对环境友好。
但是,难以保证生产者从生物法生产的纤维品质。
在生物质纤维的制备过程中,要注意生产速度、成本控制、优化方案,同时最大限度地保持生物质原料的物理、化学和生物特性。
二、生物质纤维的性能分析生物质纤维具有多种优异的性能,可以广泛应用于建筑、制造、医药等多个领域。
以下是对生物质纤维的主要性能进行的解析。
1.可再生性生物质纤维是一种可再生的自然资源,可以重新生长,因此不会像石油和煤炭等非可再生资源一样短缺。
在全球环保趋势下,生物质纤维将成为一种重要的能源来源。
2.良好的机械性能生物质纤维具有较高的韧性和强度,可以用于制备建筑材料、纺织品和各种复合材料。
因此,生物质纤维被广泛应用于建筑,保护自然环境等方面。
3.化学稳定性良好生物质纤维在温度和湿度等条件下表现出较好的化学稳定性,可以在各种恶劣环境中稳定悬挂,被广泛应用于化学品和纸张制造等领域。
生物质基化学品及其制备技术
生物质基化学品及其制备技术贾建军,吴阳,刘娇萍(西安科技大学化学与化工学院, 西安 710000)摘要:生物质是种环境友好型的可再生资源,随着生物科技的进步、环境和资源问题的凸显,国内外对生物质的利用以及生物质基化学品的制备进行了广泛的研究。
本文对当前热点生物质资源及处理工艺进行了简要介绍,重点综述了生物质基大宗化学品的科研成果及制备技术。
关键词:生物质;化学品;制备技术Biomass-based chemicals and their preparation techniquesJIA jian-jun, WU yang, LIU jiao-ping(School of chemistry and chemical engineering, Xi`an university of science and technology,Xi`an 710000,China)Abstract:Biomass is the kind of environment-friendly renewable resource, along with prominent biotechnology advances, environmental and resource issues , that the use of biomass and the preparation of biomass-based chemicals were extensively researched in domestic and foreign. In this paper, the current biomass resources and treatment process are briefly reviewed, focusing on the research achievements and preparation techniques of biomass-based-bulk chemicals .Key words:biomass; chemicals; preparation technique21世纪面临的最严峻挑战便是如何在解决资源匮乏和能源危机的同时控制气候变暖[1]。
生物质平台化学品的制备及应用
生物质平台化学品的制备及应用随着人类对环境保护意识的不断增强,传统石化工业的发展面临着巨大的压力,而生物质平台化学品的制备及应用则成为了一个新的发展方向。
本文将探讨生物质平台化学品的制备及应用,并对其未来的发展进行展望。
一、什么是生物质平台化学品生物质平台化学品是指利用生物质原料制备的各种化学品,主要包括生物质发酵产物、生物质热裂解产物等。
它们是一种新型的可再生能源,与传统的石化产品相比具有诸如低碳、环保等优点。
二、生物质平台化学品的制备方法1、生物质发酵生物质发酵是指利用微生物对生物质的降解过程中,产生的代谢产物进行后续的转化和提纯,从而制备各种高附加值的化学品。
例如,利用木质素进行生物转化,可以得到各种高附加值的有机酸、醇类化合物。
2、生物质热裂解生物质热裂解是指在高温条件下,利用生物质原料裂解出各种有机物质,再通过后续的分离纯化得到高附加值的化学品。
例如,利用木质素进行热裂解,可以得到苯酚、酚甲酸等化学品。
三、生物质平台化学品的应用1、生物柴油生物柴油是指利用生物质原料制备的柴油,与传统柴油相比具有低碳、环保、可再生等优点。
目前已经广泛应用于公共交通工具、船舶等领域。
2、生物基化学品生物基化学品是指利用生物质原料制备的各种化学品,主要包括生物质酸、醇类、酯化物、酮类等。
它们被广泛应用于化工、医药、精细化工等领域,是未来可持续发展的重要选择。
3、生物基塑料生物基塑料是指利用生物质原料生产的一种新型塑料,与传统塑料相比具有可降解、可再生的优点。
它们被广泛应用于包装、日用品等领域。
四、生物质平台化学品的发展前景1、利用生物质平台化学品可以有效降低碳排放,从而实现可持续发展。
2、随着环境保护意识的不断提高,生物质平台化学品将会得到更广泛的应用。
3、现代化学工业的转型和发展需要生物质平台化学品的支持和推广。
总之,生物质平台化学品作为一种新型的可再生能源,将会在未来的发展中起到越来越重要的作用。
我们有理由相信,它将为人类解决能源和环境问题提供更加可持续的选择。
生物质热解液化制备生物基化学品
最佳的工艺参数及热解工艺核心技术 一 生物质热解反应器开发提高生物油产量。直接快速液化方面的文
献较多 , 相对成熟 , 这里不作介绍。
收 稿 日期 : 0 8—0 20 l—l 5
基金项 目: 贵州省科技厅 重大专项资助项 目( o2 0 60 ) N .0 70 4
作者简介 : 陶书伟 (9 2一), , 18 男 有机化 学硕 士研究生 , 研究方 向: 用有机化学 ; 应 杨 松(9 4一) 男 , 17 , 教授 , 士生导师 。研究方 向: 博 有机 化学 , 精细化工研究 。
摘 要 : 生物质是环境友好型的可再生资源, 近年来相关研究及文献报道剧增。本文在现有综述
的基础上 , 重点对热解液化及化学品制备技术现状进行 了归纳及 简要评价。 关键词 : 生物质; 化学品; 热解液化
中 图分类 号 : 6 13 o 3 . 文献标 识码 - ^
Pr p r to fCh m i as wih t e Te h o o y o o a sPy o y i e a a i n o e c l t h c n l g fBi m s r lss
内燃机的柴油和汽油的替代 品; 还可 以提取或衍生出食品添加剂 和调味料 、 制备 除冰剂中挥发性有机酸、 左旋葡聚糖 、 羟基 乙醛和用于制药、 合成树脂 、 化肥工业 的多种化工产 品¨2。因而引起 了各 国学者 的关 . J 注。近年来随着世界范围内对生物质能利用及开发研究热度的不断升温 , 相关文献报道剧增。本文 旨在 现有综述 的基础上, 重点对热解液化及化学品制备技术现状进行了介绍 、 归纳及简要评价。
1 热解液化技术的研究进展
生物油热化学液化途径有很多 , 包括热解液化、 加压液化等 。其 中生物质热解液化制生物油具有转化 效率高的优点 , 已成为国内外研究的焦点 。生物质热解液化是生物质在常压 、 超高加热速率 13 0 k 0 —14 / S超短停 留时间0 5 1 、 、 . — 适中裂解温度 50C S 0 o 左右 的条件下瞬间气化 , 然后快 速结成液体 , 可获得最大限 额的液体产率 。生物质热解液化方法有很多 , 】 包括直接快速热解、 催化热解 、 共热解 、 预处理与热解结 合等。生物质热解液化主要是研究生物质材料特征、 温度、 停留时间、 压强等因素对热解产物的影响 , 寻求
基于生物质的绿色化学品制备技术研究
基于生物质的绿色化学品制备技术研究随着环境问题日益凸显,以及对可持续发展的迫切需求,绿色化学品制备技术备受关注。
生物质是一种可再生的资源,具有丰富的碳水化合物,是制备绿色化学品的理想原料。
本文将以生物质为主要原料,探讨基于生物质的绿色化学品制备技术研究。
一、生物质在绿色化学品制备中的重要性生物质是指所有天然有机物的总和,包括植物、动物等有机物。
生物质具有丰富的碳水化合物,如纤维素、半纤维素和木质素等,可以通过化学方法转化为各种有机化合物,是制备绿色化学品的重要原料。
与石油等化石能源相比,生物质具有可再生性和环境友好性的优势,是未来绿色化学品制备的重要来源。
二、利用生物质制备生物乙醇生物乙醇是一种重要的绿色化学品,可以作为燃料、溶剂等多种用途。
利用生物质制备生物乙醇是当前绿色化学品制备的研究热点之一。
生物乙醇的制备通常通过生物质水解、发酵和蒸馏等步骤实现。
以玉米、甘蔗等作物为原料,经过适当的处理和反应条件,可以高效制备出生物乙醇,为替代传统化石燃料提供了可持续的解决方案。
三、生物质转化制备生物柴油生物柴油是一种可替代传统柴油的绿色燃料,具有低排放、环保等优点。
利用生物质转化制备生物柴油是另一种重要的绿色化学品制备技术。
生物质转化制备生物柴油的过程主要包括生物质裂解、酯化反应等步骤。
通过适当的催化剂和反应条件,可以高效地将生物质转化为生物柴油,为减少传统柴油燃烧带来的环境污染提供了解决方案。
四、生物质利用制备生物基聚合物生物基聚合物是一种新型的绿色化学品,具有可降解、可再生等特点,是塑料、纤维等领域的重要材料。
利用生物质制备生物基聚合物是当前绿色化学品制备的前沿技术之一。
生物基聚合物的制备过程通常包括生物质分解、聚合反应等步骤。
通过适当的反应条件和催化剂,可以将生物质转化为各种类型的生物基聚合物,为替代传统石油基聚合物提供了新的途径。
五、生物质转化制备生物基涂料生物基涂料是一种环保、可再生的涂料产品,广泛用于建筑、汽车等领域。
生物质源化学品的制备及其应用研究
生物质源化学品的制备及其应用研究随着环保意识的日益加强,人们对于可再生能源的需求和利用逐渐增加。
其中,生物质源化学品作为一种新型能源、新材料的代表,受到广泛重视。
本文将介绍生物质源化学品的制备及其应用研究。
一、生物质源化学品的定义和类型生物质源化学品(bio-based chemicals)是指从植物、动物以及微生物中提取出的、以天然有机物为原材料的化学品。
它们可以用于生物医药、农业、能源、材料等领域。
根据原料的来源以及化学性质的不同,生物质源化学品可以分为以下几类:1、生物质源聚合物。
例如:纤维素、木材素、淀粉等。
2、生物质源单体。
例如:生物柴油、生物醇、有机酸等。
3、生物质源添加剂。
例如:环保溶剂、生物抗菌剂、防腐剂等。
二、生物质源化学品的制备方法生物质源化学品的制备方法因其种类而异,但大致可以分为以下几个步骤:1、原料的预处理。
对于一些粗糙的生物质源(比如:木头、秸秆等),需要经过预处理,如磨碎、热解、酸解、碱解等,将其分解成单体、聚合物等。
2、单体的提取。
对于一些聚合物(如:纤维素)需要先将其分解成单体(如葡萄糖),然后再从单体中提取出需要的生物质源单体。
3、化学变换。
在化学反应中,化学品通过改变化学键来转变成目标产品。
这个过程中,需要控制温度、反应时间、反应物的比例等因素。
4、纯化和分离。
在化学反应之后,目标产品与其他副产物或者废物会同时产生。
为了提取目标产品,需要对反应产物进行分离和纯化。
三、生物质源化学品的应用研究生物质源化学品以其绿色、可再生等特点在许多领域得到应用研究。
1、生物医药领域。
生物质源化学品是制备药品、疫苗、生物材料等的重要原材料。
比如:聚乳酸和羟基磷灰石等生物材料,可以用于骨质修复材料的制备。
2、农业领域。
生物质源化学品可以用于制作农膜、农药等,以达到更加环保的目的。
3、能源领域。
生物质源化学品可以制作生物柴油、生物乙醇等替代石化燃料,在一定程度上解决燃料的短缺和环境问题。
生物基化学品的开发与应用
生物基化学品的开发与应用在当今世界,随着对可持续发展的追求和对传统化石资源的依赖逐渐减少,生物基化学品的开发与应用正成为科学界和工业界的热门话题。
生物基化学品,顾名思义,是源自生物质的化学产品,它们的出现为解决能源危机、环境问题以及推动经济的绿色发展提供了新的途径。
生物基化学品的来源丰富多样,包括植物、微生物以及农业和林业废弃物等。
植物中的淀粉、纤维素、油脂等成分,通过一系列的生物转化和化学加工过程,可以被转化为各种有价值的化学品。
例如,从玉米淀粉中可以生产出生物乙醇,这是一种常见的生物燃料;而从植物油中可以提取出脂肪酸,用于制造生物塑料和表面活性剂等。
微生物也是生物基化学品的重要生产者,一些细菌和真菌能够合成特定的化合物,如有机酸、抗生素和生物聚合物等。
此外,农业和林业废弃物,如秸秆、木屑等,富含纤维素和半纤维素,通过适当的处理方法,可以转化为燃料乙醇、糠醛等化学品。
生物基化学品的开发涉及到多个学科领域的知识和技术。
生物技术在其中发挥着关键作用,如基因工程、发酵工程和酶工程等。
通过基因工程技术,可以对微生物进行改造,使其能够更高效地合成目标化学品。
发酵工程则用于大规模培养微生物,实现生物基化学品的工业化生产。
酶工程则专注于酶的开发和应用,酶作为生物催化剂,具有高效、特异性强和环境友好等优点,能够在温和的条件下促进化学反应的进行,提高生产效率和降低能耗。
化学工程技术在生物基化学品的加工和分离过程中也不可或缺。
例如,萃取、蒸馏、结晶等传统的化学分离方法,以及新兴的膜分离技术和色谱技术,都被用于从复杂的反应体系中分离和纯化生物基化学品。
此外,化学合成方法也常常与生物转化相结合,以进一步优化产品的性能和提高附加值。
例如,通过对生物来源的脂肪酸进行化学修饰,可以合成性能更优异的润滑剂和表面活性剂。
在应用方面,生物基化学品已经渗透到我们生活的各个领域。
在能源领域,生物柴油和生物乙醇作为替代传统燃油的清洁能源,正在逐渐得到广泛应用。
生物质制备高附加值的化学品
生物质制备高附加值的化学品生物质,指的是生物体中含有的可再生的有机物质,如植物、动物和微生物等生物体,是一种重要的可再生资源。
生物质资源的利用可以分为直接利用和间接利用两种方式,其中间接利用是将生物质转化为高附加值的化学品,是当前生物质资源利用的主要方向之一。
本文将从生物质的来源、转化方式、以及目前正在开发的生物质化学品等方面入手,对生物质制备高附加值的化学品进行探讨。
一、生物质的来源生物质是一种广泛存在的资源,其来源可以分为以下几种:1. 农业废弃物:包括庄稼秸秆、麦秸、豆杆等作物秸秆,以及家畜家禽粪便等。
2. 林业废弃物:包括森林弃木、枝叶、树皮等。
3. 生活垃圾:包括餐厨垃圾、废纸张、废塑料等。
4. 工业废弃物:包括酒精生产中的废物、造纸厂的黑液等。
这些生物质资源的利用对于环境保护和可持续发展有着十分重要的作用。
二、生物质的转化方式生物质资源的转化方式有多种,常见的有生物法、化学法和热化学法等,其中化学法是将生物质转化为化学品的主要方式。
1. 生物法生物法是将生物质通过生物反应转化为化学品。
比较典型的生物法是利用微生物发酵,将生物质中的糖类转化为酒精、醋酸等有机化合物。
另外还有一种比较新兴的生物法,即利用生物质中的菌丝或纤维素进行微生物固定化,进而将生物质转化为化学品。
2. 化学法化学法是利用化学反应将生物质转化为化学品。
常见的化学法有酸解、碱解和氧化解等。
以酸解为例,其过程为:将生物质与酸反应,产生酸解液和固体残渣。
之后将酸解液中的化学物质分离出来,作为化学品进行利用。
此外,还有一种比较新型的化学法,即将生物质转化为具有羟基基团的液体,再利用这种液体制备化学品。
3. 热化学法热化学法是利用高温和高压将生物质转化为化学品。
主要有焦油化和气化两种方式。
比较典型的热化学法是生物质气化,即将生物质在高温下分解产生一定气体和液体,在这些产物中可以分离出一系列的化学品。
三、生物质制备高附加值化学品的现状目前,通过生物质制备化学品的方法还十分有限。
生物质基化学品的合成与应用
生物质基化学品的合成与应用在当今全球追求可持续发展的大背景下,生物质作为一种可再生资源,逐渐成为化学品合成领域的研究热点。
生物质基化学品的合成与应用不仅有助于减少对传统化石资源的依赖,还能降低环境污染,为构建绿色、低碳的化学工业体系提供了新的途径。
生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体,包括植物、动物和微生物等。
其中,植物类生物质如木材、秸秆、藻类等由于其来源广泛、易于获取和转化,成为了生物质基化学品合成的主要原料。
与化石资源相比,生物质具有可再生、碳中性(即生物质在生长过程中吸收的二氧化碳与燃烧或转化过程中释放的二氧化碳相当)等优点。
生物质基化学品的合成方法多种多样。
其中,热化学转化是一种常见的手段。
通过热解过程,生物质可以在高温、缺氧的条件下分解为生物质油、生物炭和合成气等产物。
生物质油经过进一步的精炼和改质,可以转化为燃料和化学品;生物炭可用于土壤改良和吸附材料;合成气则能用于合成甲醇、二甲醚等化学品。
另一种重要的合成方法是生物化学转化。
利用微生物或酶的作用,将生物质中的糖类物质发酵转化为乙醇、丁醇等醇类物质,或者将木质纤维素水解为单糖,进而合成其他化学品。
例如,利用基因工程改造的微生物,可以提高发酵效率和产物选择性,实现生物质到化学品的高效转化。
生物质基化学品在众多领域都有着广泛的应用。
在能源领域,生物质基燃料如生物柴油、生物乙醇等可以部分替代传统的石油燃料,减少温室气体排放。
生物柴油具有良好的燃烧性能和环保特性,与传统柴油相比,其含硫量低、芳香烃含量少,对环境更加友好。
生物乙醇则可以与汽油混合使用,提高汽油的辛烷值,降低尾气排放。
在化工领域,生物质基化学品可以作为原料生产各种化学品和聚合物。
例如,以生物质基的己二酸为原料,可以合成尼龙 6,6 等高性能聚合物;生物质基的多元醇可以用于生产聚氨酯泡沫,广泛应用于家具、建筑等行业。
在材料领域,生物质基材料如纤维素纳米纤维、木质素基复合材料等具有优异的性能。
生物质材料的制备及其性质研究
生物质材料的制备及其性质研究随着全球气候变化日益严峻,低碳环保已经成为了时代的主题之一。
在这样的背景下,生物质材料越来越受到人们的重视。
生物质材料制备技术的发展,不仅可以为环保事业做出贡献,也能够满足人们对于高品质生物材料的需求。
本文将介绍生物质材料的制备及其性质研究方面的最新进展。
一、生物质材料的制备技术生物质材料的制备技术主要包括化学制备和物理制备两种方式。
其中,化学制备主要是利用化学反应将生物质材料转换成所需材料,而物理制备则是利用物理学的原理对生物质材料进行加工处理。
下面,我们将分别介绍这两种生物质材料制备技术的具体方法。
1.化学制备在化学制备方面,生物质材料主要需要通过一定的处理方式,使其具备制备目标材料所需的物化性质,从而实现材料的转化。
在实际应用中,化学制备可以分为几种不同的方式。
常见的有酯化法、脱铜法和矿化法等,下面我们将重点介绍酯化法制备生物质材料的方法。
酯化法是利用生物质材料中的羟羧基与酸酐反应进行制备的一种方法。
具体做法是:首先将生物质材料制成粉末状,然后将其放入酸酐中,在加热的条件下进行反应。
在反应过程中,通过控制加热时间和温度等条件,可以控制反应产物的结构和性质,从而达到所需材料的制备目的。
2.物理制备物理制备是利用物理学原理对生物质材料进行加工处理,从而制备目标材料的方法。
常见的物理制备方法有溶剂切割、高压处理和超声波处理等。
下面,我们将以超声波处理为例,介绍物理制备在生物质材料制备中的应用。
超声波制备是指通过超声波的作用对生物质材料进行处理,从而使其转化为目标材料的过程。
具体做法是:首先将生物质材料放入合适的容器中,然后将容器放入超声波处理器中,在一定温度和时间下进行处理。
在处理过程中,超声波的作用会产生剧烈的震荡和剪切力,从而使生物质材料的结构发生改变,变成所需的目标材料。
二、生物质材料的性质研究生物质材料的制备方式是影响其性质的重要因素之一。
而生物质材料的性质研究能够更加深入地揭示其结构、功能和应用特性。
生物质化学合成与催化转化技术
生物质化学合成与催化转化技术随着环境污染的不断加剧,传统能源的使用已经到了不可持续的地步,因此寻找一种新型的、可持续的能源就成为了当今社会亟待解决的问题。
生物质是一种广为人知的可再生资源,通过生物质化学合成和催化转化技术,可以将其转化为高附加值的化学品和汽油等液体燃料,这些技术不仅可以实现生态环保,还能为工业生产带来巨大的经济价值。
生物质化学合成技术的出现是环保产业的重点之一。
生物质化学合成是指通过将生物质分子分离出来,通过高温、高压等工艺将其转化为一系列高附加值的化学品,如生物基醇、芳香烃和烯烃等。
在生物质化学合成技术中,最重要的是生物质的分解。
在分解过程中,水和二氧化碳是主要的分解产物,而根据不同的反应条件,可以产生不同的气体和化学物质,例如,有一种叫做“醇法”的反应,是将生物质分子转化为醇体系。
在该反应中,生物质在被加热的同时与氢气反应,生成一系列醇类,以及一定量的二氧化碳和水蒸气。
这些生产出来的醇类被广泛地应用于各种领域,包括化学工业和生活用品。
另一个与生物质化学合成相似的技术是催化转化技术。
而催化转化技术最广泛的应用就是生物质转化为液体燃料。
通过催化剂的作用,将生物质分子分解成一系列的烃类,这些烃类化合物可以直接应用于生产汽油、柴油和天然气等液体燃料。
催化剂可以通过不同的生产工艺进行制备,有金属催化剂、非金属催化剂和生物质本身作为催化剂等多种形式。
其中,金属催化剂是目前应用最广泛的,由于其具有良好的催化效率和选择性能,而非金属催化剂和生物质本身作为催化剂的研究还处于初步阶段。
生物质化学合成和催化转化技术的应用各具特点:生物质化学合成技术可以分离生物质,其中可挥发的组分可以作为燃料或添加剂使用,而固体残留物可以作为肥料或生物制品的原料;而催化转化技术可以将生物质直接转化为液体燃料,同时,催化转化产品具有高能密度、易储存、易运输等诸多优点。
总结来看,生物质化学合成和催化转化技术的应用不仅可以实现生态环保,而且能为工业生产带来巨大的经济效益和社会价值。
生物质基材料的合成与应用
生物质基材料的合成与应用在当今追求可持续发展和环境保护的时代,生物质基材料正逐渐成为研究和应用的热点。
生物质,顾名思义,是来源于生物体的有机物质,包括植物、动物和微生物等。
利用这些生物质资源合成的材料,不仅具有可再生、低碳环保等优点,还在众多领域展现出了广阔的应用前景。
生物质基材料的合成方法多种多样。
其中,化学合成是常见的手段之一。
通过一系列化学反应,将生物质中的大分子转化为具有特定结构和性能的材料。
例如,从纤维素中提取出葡萄糖,再经过化学修饰,可以合成各种聚合物。
物理方法也在生物质基材料的合成中发挥着重要作用。
比如,通过对生物质进行机械粉碎、热压等处理,改变其物理形态和结构,从而获得具有特定性能的材料。
此外,生物合成法也日益受到关注。
利用微生物或酶的作用,将生物质转化为所需的材料,这种方法通常具有高效、环保的特点。
在众多的生物质资源中,植物类生物质如木材、秸秆等应用广泛。
以木材为例,通过化学处理可以提取出木质素和纤维素。
木质素经过改性,能够用于合成高性能的复合材料;纤维素则可以制成纤维增强材料,用于增强塑料、橡胶等的力学性能。
秸秆作为农业废弃物,经过适当的处理,可以转化为生物炭。
生物炭具有良好的吸附性能,在土壤改良、水污染治理等方面表现出色。
除了植物类生物质,动物类生物质也有其独特的应用价值。
例如,胶原蛋白是动物皮肤和骨骼中的重要成分,可以被提取出来用于制作生物医用材料,如人工皮肤、组织工程支架等。
甲壳素存在于虾蟹的外壳中,经过化学处理后能够制成纤维、薄膜等材料,在包装、纺织等领域有潜在的应用。
生物质基材料在各个领域的应用令人瞩目。
在能源领域,生物质可以转化为生物燃料,如生物乙醇、生物柴油等,为解决能源危机和减少温室气体排放做出贡献。
这些生物燃料具有可再生、低碳的优势,与传统的化石燃料相比,对环境更加友好。
在材料领域,生物质基复合材料正逐渐取代传统的合成材料。
例如,以生物质纤维增强的聚合物复合材料,具有轻质、高强、耐腐蚀等优点,在汽车、航空航天等领域得到了广泛应用。
生物质材料的制备与利用
生物质材料的制备与利用一、引言生物质是自然界中最为广泛、最为丰富的可再生资源之一。
对于其制备与利用,因其绿色、环保、可持续等特点,备受关注。
本文将从生物质材料的制备与利用两个方面进行分析和论述。
二、生物质材料的制备1.生物质材料的来源生物质材料包括植物、动物和微生物等多种生物体,其来源可以分为:(1)植物:木材、树皮、秸秆、麻类、竹类、种壳、植物纤维、植物油、淀粉等。
(2)动物:动物皮毛、骨头、角质、蜂蜡等。
(3)微生物:微生物菌体、纺织纤维素、菌丝、菌株等。
2.生物质材料的制备方法(1)制浆方法将木材、秸秆等固体生物质经过打浆、蒸煮、漂白等工艺,制成浆料,最终制成纸张等产品。
(2)提取方法从生物体中提取出有价值的化学物质,如从菊花中提取出有助于降血压的芦丁。
(3)生物转化方法利用微生物等生物体作为催化剂,将生物质材料转化为生物能源、生物化学品等。
三、生物质材料的利用1.生物质材料的应用(1)生物质能源生物质能源即从生活垃圾、生物质材料等生物体中提取能量。
主要应用于发电、供暖、燃料等多个方面。
(2)生物基材料生物基材料即使用生物质材料制成的新型材料,具有环保、可降解等特点。
目前广泛应用于建筑、包装、塑料等领域。
(3)生物化学品生物化学品是指从生物质中提取出来的有机化合物,如生物柴油、生物基塑料、生物涂料等,具有广泛的应用前景。
2.生物质材料在环保方面的作用利用生物质材料代替传统材料,具有环保的作用。
它可以减少对于化石能源的依赖,减少大气污染、水土流失、森林开采等问题。
四、结论生物质材料的制备与利用,是以生物体为原料,经过一系列的加工与转化,制成具有可持续、可降解的新材料或能源的过程。
由于其绿色、环保、可持续等特点,生物质材料备受关注,并已在生物能源、建筑、塑料等领域得到广泛应用。
生物基化学品的合成与应用
生物基化学品的合成与应用在当今社会,随着对可持续发展的追求和对环境保护的重视,生物基化学品逐渐成为化学领域的研究热点。
生物基化学品是指利用生物质为原料,通过化学、生物或物理方法合成的化学品。
这些化学品在各个领域都有着广泛的应用,为解决能源危机、环境问题以及推动经济的可持续发展提供了新的途径。
生物质作为生物基化学品的原料来源,具有丰富性和可再生性的特点。
常见的生物质包括植物、农作物废弃物、木材以及微生物等。
与传统的化石资源相比,生物质的利用不仅能够减少对有限的化石燃料的依赖,还能够降低温室气体的排放,对缓解全球气候变化具有重要意义。
生物基化学品的合成方法多种多样,其中生物发酵和化学转化是两种主要的途径。
生物发酵是利用微生物的代谢过程将生物质转化为目标化学品。
例如,通过微生物发酵可以生产乙醇、丁醇等醇类物质,以及乳酸、琥珀酸等有机酸。
这种方法具有条件温和、选择性高的优点,但也存在着发酵周期长、产物浓度低等问题。
化学转化则是通过化学反应将生物质转化为化学品。
常见的化学转化方法包括水解、加氢、氧化等。
以纤维素为例,通过水解反应可以将其转化为葡萄糖,进一步通过化学催化可以合成一系列的化学品,如 5-羟甲基糠醛、乙酰丙酸等。
化学转化方法通常具有反应速度快、产物收率高的优点,但往往需要较高的反应温度和压力,并且可能需要使用催化剂。
在生物基化学品的众多应用中,生物塑料是一个重要的领域。
传统的塑料大多来源于石油,不仅难以降解,造成严重的环境污染,而且其生产过程消耗大量的能源。
而生物基塑料,如聚乳酸(PLA)、聚羟基脂肪酸酯(PHA)等,具有良好的可降解性和生物相容性。
它们可以在自然环境中较快地分解,减少塑料垃圾的堆积。
此外,生物基塑料在性能上与传统塑料相当,甚至在某些方面更具优势,因此在包装、医疗、农业等领域有着广阔的应用前景。
生物基化学品在能源领域也发挥着重要作用。
生物柴油作为一种清洁的可再生能源,是由植物油或动物脂肪与醇类通过酯交换反应制得。
生物质基化学品的合成路径研究
生物质基化学品的合成路径研究在当今全球追求可持续发展和绿色化学的大背景下,生物质作为一种可再生资源,逐渐成为化学品合成领域的焦点。
生物质基化学品的合成路径研究不仅对于解决能源危机和环境问题具有重要意义,也为化学工业的可持续发展开辟了新的道路。
生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体,包括植物、动物和微生物等。
与传统的化石资源相比,生物质具有可再生、碳中性、分布广泛等显著优点。
利用生物质合成化学品,可以减少对有限的化石燃料的依赖,降低温室气体排放,同时还能降低化学工业对环境的负面影响。
目前,生物质基化学品的合成路径主要包括以下几种:一、生物质直接转化法生物质直接转化是一种相对简单直接的方法,例如通过热解将生物质转化为生物油,然后进一步精炼得到化学品。
热解过程中,生物质在缺氧条件下受热分解,产生气体、液体和固体产物。
生物油成分复杂,需要经过一系列的分离和提质步骤,如加氢处理、催化裂化等,以获得高附加值的化学品,如芳烃、醇类和羧酸等。
此外,生物质还可以通过气化生成合成气(主要成分是一氧化碳和氢气),然后通过费托合成等工艺转化为液体燃料和化学品。
气化过程需要在高温和特定的气化剂(如空气、氧气、水蒸气等)条件下进行,对反应条件和设备要求较高,但具有处理大规模生物质的潜力。
二、生物发酵法生物发酵是利用微生物的代谢作用将生物质中的糖类转化为化学品。
例如,利用酵母发酵葡萄糖可以生产乙醇,这是目前应用最为广泛的生物发酵工艺之一。
除了乙醇,还可以通过发酵生产丁醇、丙酮、丁酸等化学品。
微生物发酵的优点是反应条件温和、选择性高,但也存在一些限制,如微生物的生长和代谢受到多种因素的影响,发酵产物的浓度较低,后续分离和提纯成本较高等。
为了提高发酵效率和产物浓度,研究人员不断探索新的微生物菌株和发酵工艺,如基因工程改造微生物、联合发酵、原位分离等技术。
三、化学催化转化法化学催化转化是将生物质经过预处理后,在催化剂的作用下发生化学反应,转化为化学品。
生物质基化学品的合成与应用
生物质基化学品的合成与应用在当今世界,随着对可持续发展和环境保护的重视程度不断提高,生物质作为一种可再生资源,在化学品合成与应用领域的潜力日益凸显。
生物质基化学品不仅具有可持续性和环保性的优势,还为解决能源危机和资源短缺提供了新的途径。
生物质,简单来说,就是由植物、动物和微生物等有机体产生的有机物质。
它包括了木材、农作物废弃物、藻类、动物粪便等等。
与传统的化石资源相比,生物质是一种可再生的资源,其供应不会像石油、煤炭那样在未来面临枯竭的危机。
生物质基化学品的合成方法多种多样。
其中,生物发酵是一种常见的手段。
通过微生物的作用,将生物质中的糖类物质转化为乙醇、丁醇等醇类化学品。
比如,利用玉米、甘蔗等农作物中的糖分进行发酵,可以生产出乙醇,这在生物燃料领域有着广泛的应用。
热化学转化也是重要的合成途径之一。
在高温和一定的压力条件下,生物质可以被转化为生物油、合成气等。
生物油经过进一步的精炼和加工,可以得到各种化学品,如酚类、醛类和酮类化合物。
而合成气则主要由一氧化碳和氢气组成,可以通过费托合成等方法转化为液体燃料和化学品。
生物质基化学品在众多领域都有着广泛的应用。
在能源领域,生物质基燃料如生物柴油和生物乙醇,可以部分替代传统的石油燃料,减少对化石能源的依赖,降低温室气体排放。
生物柴油通常由植物油或动物脂肪经过酯交换反应制备而成,具有与传统柴油相似的性能,且燃烧更加清洁。
在化工领域,生物质基化学品可以用来生产塑料、纤维和橡胶等材料。
例如,以生物质为原料合成的聚乳酸(PLA)是一种可降解的塑料,对环境友好,能够有效减少塑料污染问题。
此外,生物质还可以用于生产各种精细化学品,如香料、药物中间体等,为化学工业提供了绿色、可持续的原料来源。
在农业领域,生物质基化学品也发挥着重要作用。
一些生物质提取物可以作为天然的农药和肥料,具有低毒性、高效性和环境友好的特点。
比如,从某些植物中提取的生物碱具有杀虫和杀菌的作用,可以用于农业病虫害的防治。
生物质制备化学品的工艺流程
生物质制备化学品的工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成,希望大家下载以后,能够帮助大家解决实际的问题。
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在进行生物质制备化学品之前,首先要做好充分的准备工作。
生物质转化为化学品的技术研究
生物质转化为化学品的技术研究随着经济的快速发展,对可再生资源利用的要求也变得越来越高。
生物质是一种重要的可再生资源,由于其化学结构简单,成分丰富,被广泛应用于能源、食品、化学制品等行业。
然而,为了更好地利用生物质,科学家们正在研究一种新型的技术——将生物质转化为化学品。
一、生物质转化为化学品的背景随着全球能源需求的不断增加,人们对可再生资源的利用越来越关注。
而生物质作为可再生资源的一种,具有取之不尽,用之不竭,同时还能减少大气中的二氧化碳含量,被认为是一种可持续发展的资源。
生物质的主要组成成分是多糖、纤维素和木质素等,而其中木质素具有很高的降解难度,因此能够将生物质转化为化学品的技术具有重要的意义。
二、生物质转化为化学品的技术原理生物质转化为化学品的技术可以分为热化学法、生物化学法和生物催化法三种,其中生物催化法是目前最受研究的方法。
2.1 热化学法热化学法主要是通过高温下对生物质进行催化转化,将生物质中的木质素、纤维素等成分裂解为较小的分子,形成液体或气体燃料。
热化学法包括气化、液化和热解等过程,其中气化可以高效地将生物质转化为气体燃料,是一种重要的生物质转化技术。
2.2 生物化学法生物化学法是通过微生物的代谢作用将生物质转化为化学品。
该技术不仅能够减少对化石能源的依赖,还可减少对环境的污染,并产生高附加值的产品。
生物化学法主要包括微生物发酵、生物转化和生物合成等过程。
2.3 生物催化法生物催化法是通过酶或其他催化剂将生物质转化为化学品。
这种方法不仅可以高效地转化生物质,还可控制反应条件,使反应产物具有高纯度和高附加值。
生物催化法还具有反应体系简单、操作易行等优点,因此该技术在生物质转化为化学品的过程中得到了广泛应用。
三、生物质转化为化学品的应用前景生物质转化为化学品的技术具有很大的潜力和广阔的市场前景。
首先,生物质转化可以实现对化石能源的替代,有效降低对化石能源的需求,从而减少对环境的破坏。
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生物质基化学品及其制备技术贾建军,吴阳,刘娇萍(西安科技大学化学与化工学院, 西安 710000)摘要:生物质是种环境友好型的可再生资源,随着生物科技的进步、环境和资源问题的凸显,国内外对生物质的利用以及生物质基化学品的制备进行了广泛的研究。
本文对当前热点生物质资源及处理工艺进行了简要介绍,重点综述了生物质基大宗化学品的科研成果及制备技术。
关键词:生物质;化学品;制备技术Biomass-based chemicals and their preparation techniquesJIA jian-jun, WU yang, LIU jiao-ping(School of chemistry and chemical engineering, Xi`an university of science and technology,Xi`an 710000,China)Abstract:Biomass is the kind of environment-friendly renewable resource, along with prominent biotechnology advances, environmental and resource issues , that the use of biomass and the preparation of biomass-based chemicals were extensively researched in domestic and foreign. In this paper, the current biomass resources and treatment process are briefly reviewed, focusing on the research achievements and preparation techniques of biomass-based-bulk chemicals .Key words:biomass; chemicals; preparation technique21世纪面临的最严峻挑战便是如何在解决资源匮乏和能源危机的同时控制气候变暖[1]。
因此改变如今大多数的化工原料和能源物质来自于化石资源以及其利用所带来的严重环境问题的现状,实现人类社会经济的可持续发展,正迫切的要求世界各国寻找新的可再生资源,开发清洁、高效的资源加工技术。
生物质作为地球上唯一的可再生有机碳源,其开发利用正受到广泛的关注与研究。
生物质是指利用大气、水、土地等通过光合作用而产生的各种有机体,即包括植物、动物和微生物的一切有生命可以生长的有机物质通称为生物质,生物质资源通过加工既可作为能源物质,也可以制取多种其他化学品[2],具有储量巨大、环境友好、可再生和分布广泛等优点,越来越受到世界各国的关注,是新生物经济产业的代表。
据世界经合组织估计,到2015 年,生物基化学品的产值将占全部化学品的12%~20%;美国农业部的报告预测,到2025 年,生物基化学品的产值将超过5000亿美元,占全部化学品的25%左右[3]。
1.生物质转化利用1.1生物质资源生物质的能源直接来源于太阳能,骨架来源于空气中的CO2,是太阳能和碳源最主要的吸收器和储存器,生物质通过光合作用合成组成丰富、结构多样的有机物,是人类发展所需资源和能源的源泉和基础。
生物质资源种类繁多,目前被广泛研究利用的有甘蔗、甜高粱、甜菜、小麦玉米淀粉、木薯、甘薯、农作物秸秆、木屑、微藻、动植物油脂、产油酵母、家畜粪便以及地沟油等[4],根据其化学组成的不同可分为糖类、脂类、醇类、醛类、羧酸、苯类等,其中研究最为广泛的是糖类和脂类。
淀粉普遍存在于高等植物的种子、块根和块茎等细胞中,是植物体贮存能量的物质。
由葡萄糖分子聚合而成,聚合度为几百到几千,其通式为(C6H10O5)n,部分水解可得到麦芽糖C12H22O11,完全水解后可得到葡萄糖C6H12O6。
目前,我国玉米、木薯淀粉基燃料乙醇的生产能力达132 万吨/年,成为世界上继巴西、美国之后第三大生物燃料乙醇生产国[5]。
甘蔗是一种C4植物,并且具有适应性广、抗逆性强、高生物量、高可发酵糖量的特点,经简单的压榨工艺既可获得富含葡萄糖、果糖和蔗糖的甘蔗汁,这些甘蔗汁可以直接用于微生物发酵生产乙醇的底物,相对淀粉水解工艺简单易操作。
目前巴西的车用燃料都是添加了18%-25%甘蔗乙醇的汽油,甘蔗乙醇满足了巴西18%的能源需求,预计2019年甘蔗乙醇产量将达到640亿升[6]。
木质纤维素指植物细胞壁中伴生的纤维素、半纤维素和木质素三类物质。
纤维素是由葡萄糖通过β-1,4-糖苷键连接而成的聚合物,是一种结构上无分枝、分子量很大、性质稳定的多糖,其分子量可达几十万,甚至几百万;半纤维素是由几种不同结构、不同类型的单糖构成的异质多聚体,聚合度为60-200,半纤维素很容易水解,但是由于半纤维素总是和纤维素交杂在一起,所以只有当纤维素被水解时,半纤维素才可能全部被水解;木质素是具有三维空间结构的有机高分子聚合物,其基本结构单元是苯基丙烷,通过多种碳-碳键、醚键连接而成,性质特别稳定,不易水解,能够纤维素周围形成保护层,成为纤维素水解的一个障碍[1、7]。
木质纤维素是最具有前景的生物质资源,不仅可经水解液化制取化学品也可经气化、催化液化和热解等热化学作用制取生物油、合成气和木炭,再经分离、化合可获得所需的化学品[7],,木质纤维素是替代化石资源生产化学品的重要可再生资源。
油脂类物质(动植物油脂、废弃油脂和微藻油脂)可在催化剂的作用下与醇(甲醇、乙醇)进行酯交换反应制成可替代石化柴油的再生性柴油燃料—生物柴油。
我国每年产生的废弃食用油量巨大,合理的回收利用制成生物柴油不仅避免了资源浪费也杜绝了废弃油的餐桌回流[8],微藻油脂是目前生产生物柴油最有希望和前途的原料,它具有分布广泛、生长迅速、油脂含量高、环境适应力强等特点[9],已成为各国发展生物能源产业的一项重要研究课题。
1.2处理工艺生物质通过一定的处理工艺可以转化为固态、液态和气态形式的化工品。
目前,对生物质的转化利用方法包括:微生物法、化学法和热化学法[10]。
生物法是指糖类、淀粉类的微生物技术水解、水解液的发酵制取乙醇、甲醇等,以及将发酵工业制糖工业有机废水、秸秆、油料作物渣和家畜粪便等生物质在甲烷菌作用下制取沼气;化学法是指制取生物柴油中的酯交换反应以及木质纤维素类制取乙醇工业中的稀酸水解、浓酸水解等预处理工艺;热化学法包括生物质的直接液化技术、间接液化技术、气化技术和热解技术,热化学法以其处理速度快、转化率高、产物组分宽泛等优点受到世界各国的大力发展[7、10、11]。
目前,国外气化技术发展的已相当成熟,早已实现大规模的工业化,主要应用在气化发电上。
我国在此方面业已重视技术开发,现已基本完成中试与小规模生产,正向着生物质气化的大型产业化生产阶段发展。
2.生物质基化学品及其制备工艺生物质经一定程度的降解可以用于制备多种大宗化学品和精细化学品,不仅解决了石油化工和煤化工产业高污染、高能耗的缺点,同时也为经济的可持续发展开拓了新的思路。
下文对几种重要的平台化合物的生物质制取工艺进行了综述。
2.1乙醇乙醇是重要的化工中间体,也可作为车用燃料的添加物,改善汽油的燃烧特性,甚至可以作为车用燃料,替代汽油。
目前工业上用于生产乙醇的生物质包括甘蔗、甜高粱、甜菜、小麦玉米淀粉、木薯、甘薯和木质纤维素等,其中最为成功的巴西采用甘蔗发酵制乙醇,价格约为0.2美元/升,其国内50%的能源均来自可再生能源,美国和我国主要采用玉米淀粉发酵制乙醇,价格分别为0.33美元/升和0.39美元/升[6]。
为了解决与人争粮、与人争地的弊端,国内积极发展非粮生物质制乙醇,天冠集团、中粮生物质能源率先投产木薯乙醇项目,随后又投产了纤维素乙醇试点生产线,国内科研单位对甜高粱、甜菜、甘薯等生物质也进行了广泛的研究。
天冠集团闫德冉[12]等对甘蔗生产燃料乙醇工艺进行了研究,经切断、撕裂、压榨和过滤获得的甘蔗汁,采用单浓度双流加连续发酵的工艺,21h发酵,乙醇浓度既可达到9.5%vol,糖醇转化率为96%左右,工艺流程如图1所示。
淀粉类(小麦、玉米和木薯)生物质制取燃料乙醇的主要工艺过程包括原料粉碎、蒸煮糊化、糖化、酵母发酵、乙醇蒸馏、精馏等,另外还包括糖化工艺糖化曲培养和发酵工艺的酵母培养环节[13],典型的淀粉质原料乙醇生产工艺流程如图2所示。
木质纤维素类生物质可经过机械粉碎、高温分解、空气爆破、化学处理、酶处理或生物处理等预处理水解技术得到二糖或者单糖,然后采用发酵技术生产乙醇,该法制燃料乙醇清洁环保,燃烧产生的CO2与生物质原料光合作用消耗的CO2基本是等量的,有效的解决了温室效应。
目前木质纤维素乙醇的生产依然处于试点生产的科研阶段,还难于满足大规模工业化的生产的要求。
刘茂玲[14]利用驯化了的混合酵母菌群,发酵水葫芦制取燃料乙醇,产量得到显著提高,达到0.2215g/g水葫芦,并进行了500L发酵罐的半连续中试实验,其工艺过程如图3所示。
由于木质纤维素的水解速度慢、转化率低、成本高等缺点,因此工业上更多的是采用热化学处理法,将其先转化为合成气,再经生物发酵技术或者催化剂催化制备燃料乙醇。
2.2甲醇甲醇是一种重要的化工原料,既可以作为基础化学品用于合成多种化合物及聚合物,也可以作为燃料直接燃烧。
目前甲醇的生产主要采用天然气、石油和煤化工工艺,然而随着化石资源的枯竭、温室效应的加剧,人们迫切的需要需找一种清洁的可持续资源,生物质气化制甲醇逐渐受到人们的关注。
许庆利[15]对玉米秸秆气合成甲醇工艺进行了研究,首先对秸秆气配氢调节氢碳比,再以直流流动等温积分反应器为反应装置,对空速、压力、温度和催化剂进行了正交试验,结果表明,C301铜基催化剂最合适,最佳工艺参数为:空速8000 Lkgcat-1h-1、压力5.0MPa、温度235℃。
汪俊峰[16]等人在高压微型反应装置上对生物质合成气催化制取甲醇进行了研究,结果表明,最适温度为260℃、压力4MPa、空速5280h-1,最适条件下甲醇的质量分数可达到96.2%。
生物质气化催化合成甲醇的工艺流程如图4所示。
2.3乳酸乳酸是生物基化学品中中开发较为成功的一个,其发酵水平已经达到了非常高的水平,完全取代了化学合成法。
作为化工原料的应用潜力巨大,可以转化为多种重要化学品,被广泛应用于食品、制药、饲料、医药、农药、日用化工、皮革和纺织等行业。
乳酸是糖类不完全氧化的产物,微生物一般在缺氧条件下产生乳酸。
陶泰河[17]在带有螺带搅拌桨的发酵罐中对磨浆并深度除毒后的玉米秸秆生产乳酸进行了研究,当发酵条件为pH5.5、温度48℃时,最终乳酸浓度可达74.2g/L ,相应得率59.76%,生产速率可达1.03g/Lh -1,其工艺流程如图5所示。