酸水解法

浓酸水解法

浓酸水解法一般情况下指的是酸浓度为70%的硫酸、40%的盐酸或80%的硝酸等无机酸作为酸催化剂水解纤维素的方法，该方法的原理主要是纤维素在酸性条件下的水解是均相反应，纤维素在浓酸中溶胀或溶解后，通过与酸形成复合物后，再降解生成聚合度较低的可溶性寡聚糖（以纤维四糖为主）和葡萄糖。而后加水稀释，一定温度下加热一段时间后可溶性糖即可水解为葡萄糖。用此方法转化纤维素到葡萄糖的产率较高（最高可达90%以上）。但是浓酸水解法所需的反应时间较长，对设备的腐蚀相当严重，对生态环境污染也比较大，且所用的酸必须回收，因此限制了浓酸水解的广泛的工业应用。

稀酸水解

在较高温度下，纤维素的复杂网络状结构使其在稀酸(通常指的是浓度低于10%的盐酸或硫酸等无机酸)中发生于固相纤维素和稀酸溶液之间的多相水解反应，其中此过程分为两个阶段：一是纤维素的非结晶区的水解，由于非结晶区结构松散，氢离子较易进入，因而水解较快, 非结晶区水解的同时，也会发生结晶区的溶胀，在非结晶区水解完全后，结晶区的水解产物会从表面逐渐分离。纤维素的稀酸水解，H3O+与氧原子结合，打破纤维素链中的糖苷键和葡萄糖分子中的C-O-C键，纤维素长链断裂，生成可溶性低聚糖和葡萄糖的同时又将氢离子释放出来。

稀酸水解纤维素的可能机理为，稀酸水溶液中的氢离子对β-1,4糖苷键的氧原子进行质子化，然后水分子进攻α-C原子而使β-1,4糖苷键断裂，从而使纤维素分解为小分子糖类。但是，所得到的糖类在酸性条件下还会进一步的分解产生甲酸，乙酸及乙酰丙酸等副产物。

稀酸水解法的缺点是水解反应所需的温度较高，副产物较多，容易使生成的产物葡萄糖继续分解为5-HMF、乙酰丙酸和甲酸、乳酸等小分子物质，而且影响反应的因素也较多，比如：无机酸的种类及浓度、反应的温度及时间、原料粉碎的程度及反应的固液比等。该方法所得到的糖类产率(大约为50% -70%)也较低。

稀酸水解纤维素的方法是目前研究最广泛的方法，稀酸水解一般采用硫酸，盐酸和磷酸等无机酸，但稀酸水解和浓酸水解一样面临着具有对设备腐蚀和生态环境污染等严重的缺点，酸液的回收及其后处理同样面临着困难和麻烦。