離子液體處理纖維素

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1、離子液體處理纖維素研究化學(xué)工藝常慶輝一、纖維素簡(jiǎn)介二、纖維素應(yīng)用三、離子液體簡(jiǎn)介四、纖維素溶解方法簡(jiǎn)介五、結(jié)語(yǔ)纖維素（cellulose）是由葡萄糖分子通過(guò)β-1,4-糖苷鍵連接而形成的葡聚糖。通常含數(shù)千個(gè)葡萄糖單位，是植物細(xì)胞壁的主要成分。不溶于水及一般有機(jī)溶劑。是植物細(xì)胞壁的主要成分。纖維素是自然界中分布最廣、含量最多的一種多糖，占植物界碳含量的50%以上。棉花的纖維素含量接近100%，為天然的最純纖維素來(lái)源。一般木材中，纖維素占40～50%，還有10～30%的半纖維素和20～30%的木質(zhì)素。返回纖維素的性質(zhì)1、溶解性常

2、溫下，纖維素既不溶于水，又不溶于一般的有機(jī)溶劑，如酒精、乙醚、丙酮、苯等。它也不溶于稀堿溶液中。因此，在常溫下，它是比較穩(wěn)定的，這是因?yàn)槔w維素分子之間存在氫鍵力。2、纖維素水解在一定條件下，纖維素與水發(fā)生反應(yīng)。反應(yīng)時(shí)氧橋斷裂，同時(shí)水分子加入，纖維素由長(zhǎng)鏈分子變成短鏈分子，直至氧橋全部斷裂，變成葡萄糖。3、纖維素氧化纖維素與氧化劑發(fā)生化學(xué)反映，生成一系列與原來(lái)纖維素結(jié)構(gòu)不同的物質(zhì)，這樣的反應(yīng)過(guò)程，成為纖維素氧化纖維素不溶于水和乙醇、乙醚等有機(jī)溶劑，能溶于銅氨Cu(NH3）4（OH）2溶液和銅乙二胺[NH2CH2CH2NH2]C

3、u（OH）2溶液等。水可使纖維素發(fā)生有限溶脹，某些酸、堿和鹽的水溶液可滲入纖維結(jié)晶區(qū)，產(chǎn)生無(wú)限溶脹，使纖維素溶解。纖維素加熱到約150℃時(shí)不發(fā)生顯著變化，超過(guò)這溫度會(huì)由于脫水而逐漸焦化。纖維素與較濃的無(wú)機(jī)酸起水解作用生成葡萄糖等，與較濃的苛性堿溶液作用生成堿纖維素，與強(qiáng)氧化劑作用生成氧化纖維素。返回2.1從纖維素制備乙醇一般，天然纖維索制備乙醇的過(guò)程主要包括3個(gè)階段，可由圖2表示。首先對(duì)原料進(jìn)行預(yù)處理。預(yù)處理是指溶解和分離生物質(zhì)主要成分中的一種和幾種：纖維素、半纖維素、木質(zhì)素和其他可溶性物質(zhì)。預(yù)處理可以降低纖維素的分子質(zhì)量，

4、打開其密集的晶狀結(jié)構(gòu)，以利于進(jìn)一步的分解和轉(zhuǎn)化。預(yù)處理過(guò)程中，半纖維素通常直接被水解成單糖(木糖、阿拉伯糖等)，剩下的不溶物質(zhì)主要是纖維素和木質(zhì)素。其中，利用纖維素制備乙醇是—個(gè)研究重點(diǎn)。通常需經(jīng)過(guò)3個(gè)步驟才可以從纖維素制得乙醇：由于天然纖維素原料的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，必須經(jīng)過(guò)處理使其降解成為小分子糖才能被微生物所利用，所以第一階段需通過(guò)物理的、化學(xué)的或酶技術(shù)將纖維素聚合物降解為單糖；第二階段是微生物(一般采用酵母)將糖轉(zhuǎn)化為乙醇；第三階段是通過(guò)蒸餾回收乙醇2.2從纖維素制備氫氣迄今為止，生物制取處理的對(duì)象主要為含糖和淀粉類碳水化

5、合物的有機(jī)廢水，對(duì)于含纖維素類生物質(zhì)的生物制氫，例如農(nóng)副產(chǎn)品下腳料、農(nóng)作物秸稈等的生物制取研究則甚少報(bào)道。我國(guó)是傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)大國(guó)，生物質(zhì)資源極為豐富，除少量被用在飼料外，大多被廢棄或焚燒，不僅造成資源的浪費(fèi)。也造成嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題。如能將這些可再生的生物質(zhì)資源轉(zhuǎn)化為氫能，不僅可以減少由于生物質(zhì)廢棄物的堆積、焚燒所造成的環(huán)境污染問(wèn)題，還可降低人們對(duì)于化石礦物燃料等一次性資源的依賴程度。2.3從纖維素制備生物柴油生物柴油燃料又稱為“陽(yáng)光燃料”，是以動(dòng)植物油脂為原料經(jīng)過(guò)化學(xué)酯化反應(yīng)制得的改性脂肪酸單酯，包括脂肪酸甲酯、脂肪酸乙酯和

6、脂肪酸丙酯等。它具有與從石油中煉制的柴油相似的燃燒特性，故被稱為生物柴油。與石油柴油相比．生物柴油具有很多優(yōu)點(diǎn)，如較好的低溫發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)性能、較好的潤(rùn)滑性能；燃燒殘留物呈微酸性，使發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油的使用壽命延長(zhǎng)；硫含量低，使得二氧化硫和硫化物的排放低；燃燒后廢氣中微小顆粒物含量低，不含對(duì)環(huán)境會(huì)造成污染的芳香族烷烴；含氧量高，使其燃燒時(shí)排煙量減少；生物分解性高，有利于環(huán)境保護(hù)。可見，生物柴油是清潔的可再生能源，是一種典型的“綠色能源”，大力發(fā)展生物柴油對(duì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展．推進(jìn)能源替代，減輕環(huán)境壓力．控制城市大氣污染具有重要的戰(zhàn)略意義。返

7、回3.1離子液體的定義離子液體即在室溫或室溫附近溫度下呈液態(tài)的由離子構(gòu)成的物質(zhì)，又稱為室溫離子液體（roomtemperatureionicliquid）、室溫熔融鹽（roomtemperaturemoltensalts)、有機(jī)離子液體等，目前還無(wú)統(tǒng)一的名稱，但傾向于簡(jiǎn)稱離子液體。在離子化合物中，陰陽(yáng)離子之間的作用力為庫(kù)侖力，其大小與陰陽(yáng)離子的電荷數(shù)量及半徑有關(guān)，離子半徑越大，它們之間的作用力越小，這種離子化合物的熔點(diǎn)就越低。某些離子化合物的陰陽(yáng)離子體積很大，結(jié)構(gòu)松散，導(dǎo)致它們之間的作用力較低，以至于熔點(diǎn)接近室溫。3.2離子

8、液體的特點(diǎn)與傳統(tǒng)溶劑相比，離子液體具有如下特性：（1）液體狀態(tài)溫度范圍寬，其熔點(diǎn)在-96～300℃，且具有良好的物理和化學(xué)穩(wěn)定性；（2）通常無(wú)色無(wú)臭，蒸汽壓低，不易揮發(fā)，消除了有機(jī)物質(zhì)揮發(fā)而導(dǎo)致的環(huán)境污染問(wèn)題；（3）對(duì)大量的無(wú)機(jī)和有機(jī)物質(zhì)具有良好的溶解能力，并具有溶劑和催化劑的雙重功能，可