中国农学通报 ›› 2023, Vol. 39 ›› Issue (33): 156-164.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2022-0835
• 生物质能源 • 上一篇
柳静1(
), 王昌梅1, 赵兴玲1, 吴凯1, 尹芳1,2, 杨红1, 杨斌1, 梁承月1, 张无敌1,2(
)
收稿日期:2022-10-09
修回日期:2023-01-15
出版日期:2023-11-25
发布日期:2023-11-22
通讯作者:
张无敌,男,1965年出生,云南石屏人,研究员,本科,学士,主要从事生物质资源综合利用技术开发研究工作。通信地址:650500 云南省昆明市呈贡区聚贤街768号 云南师范大学能源与环境科学学院,Tel:0871-65940928,E-mail:wootichang@163.com。
作者简介:柳静,女,1985年出生,云南曲靖人,讲师,硕士研究生,研究方向:木质纤维素综合利用。通信地址:650500 云南省昆明市呈贡区聚贤街768号 云南师范大学能源与环境科学学院,Tel:0871-65940928,E-mail:lj@ynnu.edu.cn。
基金资助:
LIU Jing1(
), WANG Changmei1, ZHAO Xingling1, WU Kai1, YIN Fang1,2, YANG Hong1, YANG Bin1, LIANG Chengyue1, ZHANG Wudi1,2(
)
Received:2022-10-09
Revised:2023-01-15
Published-:2023-11-25
Online:2023-11-22
摘要:
为了去除木质纤维素固有复杂抗性结构,实现木质纤维素原料的高效利用,研究人员不断开发新的木质纤维素预处理技术。低共熔溶剂(Deep Eutectic Solvents, DESs)作为一种绿色溶剂,具有成本低、制备简单、热稳定性好、可设计性等优势,在促进木质纤维素原料预处理、原料酶解转化方面有着较好的应用潜力,得到了研究者们的广泛关注和认可。本研究在查阅国内外研究现状和研究成果的相关报道基础上,综述了氯化胆碱DESs的合成及性质,预处理木质纤维素的作用机理,对木质纤维素酶解效果及转化为生物乙醇的相关研究,指出不同氢键供体、不同的预处理条件对原料的木质素去除率及葡萄糖产量有很大影响,认为DESs预处理木质纤维素极大提高了后续纤维素酶解过程的糖化率,并对DESs预处理机理、循环使用、工艺参数优化方面提出了展望。
柳静, 王昌梅, 赵兴玲, 吴凯, 尹芳, 杨红, 杨斌, 梁承月, 张无敌. 氯化胆碱类低共熔溶剂对木质纤维素分离及其利用的研究进展[J]. 中国农学通报, 2023, 39(33): 156-164.
LIU Jing, WANG Changmei, ZHAO Xingling, WU Kai, YIN Fang, YANG Hong, YANG Bin, LIANG Chengyue, ZHANG Wudi. Lignocellulose Separation and Utilization Based on Choline Chloride Eutectic Solvents: A Review[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2023, 39(33): 156-164.
| DESs | 熔点/℃ | 黏度/Pa.S | 密度/(g/cm3) | 表面张力/(mN/N) | 电导率/(S/m) | 参考文献 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| ChCl/尿素(1:2) | 12 | 0.75(25℃) | 1.25 | 52.00 | 0.075(25℃) | [ |
| ChCl/丙三醇(1:2) | -36.15 | 0.26(25℃) | 1.18 | -- | 0.105(25℃) | [ |
| ChCl/乙二醇(1:2) | -66.01 | 0.037(25℃) | 1.12 | 48.91 | 0.761(25℃) | [ |
| ChCl/1,4-丁二醇(1:3) | -32 | 0.14(25℃) | 1.06 | 47.17 | 0.164(25℃) | [ |
| ChCl/草酸(1:1) | 34 | -- | -- | -- | -- | [ |
| ChCl/苹果酸(1:1) | -- | 3.34(25℃) | -- | 65.68 | 0.0036 | [ |
| ChCl/乙酰苯 (1:2) | -- | -- | -- | 41.86 | -- | [ |
| DESs | 熔点/℃ | 黏度/Pa.S | 密度/(g/cm3) | 表面张力/(mN/N) | 电导率/(S/m) | 参考文献 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| ChCl/尿素(1:2) | 12 | 0.75(25℃) | 1.25 | 52.00 | 0.075(25℃) | [ |
| ChCl/丙三醇(1:2) | -36.15 | 0.26(25℃) | 1.18 | -- | 0.105(25℃) | [ |
| ChCl/乙二醇(1:2) | -66.01 | 0.037(25℃) | 1.12 | 48.91 | 0.761(25℃) | [ |
| ChCl/1,4-丁二醇(1:3) | -32 | 0.14(25℃) | 1.06 | 47.17 | 0.164(25℃) | [ |
| ChCl/草酸(1:1) | 34 | -- | -- | -- | -- | [ |
| ChCl/苹果酸(1:1) | -- | 3.34(25℃) | -- | 65.68 | 0.0036 | [ |
| ChCl/乙酰苯 (1:2) | -- | -- | -- | 41.86 | -- | [ |
| DESs | 摩尔比 | 木质素溶解度/% | 木聚糖溶解度/% | 纤维素溶解度/% | 参考文献 |
|---|---|---|---|---|---|
| ChCl/甲酸 | 1:2 | 14 | <1 | <1 | [ |
| ChCl/乳酸 | 1:10 | 13 | <5 | <3 | |
| ChCl/乙酸 | 1:2 | 12 | <1 | <1 | |
| 甜菜碱/乳酸 | 1:2 | 9 | <1 | <1 | |
| 脯氨酸/乳酸 | 1:3.3 | 9 | <1 | <1 |
| DESs | 摩尔比 | 木质素溶解度/% | 木聚糖溶解度/% | 纤维素溶解度/% | 参考文献 |
|---|---|---|---|---|---|
| ChCl/甲酸 | 1:2 | 14 | <1 | <1 | [ |
| ChCl/乳酸 | 1:10 | 13 | <5 | <3 | |
| ChCl/乙酸 | 1:2 | 12 | <1 | <1 | |
| 甜菜碱/乳酸 | 1:2 | 9 | <1 | <1 | |
| 脯氨酸/乳酸 | 1:3.3 | 9 | <1 | <1 |
| 原料 | DESs | 摩尔比 | 预处理条件 | 木质素去除率/% | 参考文献 |
|---|---|---|---|---|---|
| 小麦秸秆 | ChCl/单乙醇胺 | 1:2 | 90 ℃,12 h | 81.0 | [ |
| 小麦秸秆 | ChCl/二乙醇胺 | 1:8 | 90 ℃,12 h | 73.5 | |
| 小麦秸秆 | ChCl/甲基二乙醇胺 | 1:10 | 90 ℃,12 h | 44.6 | |
| 小麦秸秆 | ChCl/乙酰胺 | 1:2 | 90 ℃,12 h | 3.4 | |
| 小麦秸秆 | ChCl/尿素 | 1:2 | 70 ℃,12 h | 76.4 | |
| 小麦秸秆 | ChCl/单乙醇胺 | 1:6 | 110 ℃,12 h | 87.7 | |
| 玉米芯 | ChCl/尿素 | 1:2 | 80 ℃,15 h | 40.0 | [ |
| 玉米芯 | ChCl/咪唑 | 3:7 | 115 ℃,15 h | 70.0 | |
| 玉米芯 | ChCl/咪唑 | 3:7 | 150 ℃,15 h | 88.0 | |
| 玉米芯 | ChCl/咪唑 | 3:7 | 120 ℃,4 h | 11.1 | |
| 核桃壳 | ChCl/乳酸 | 1:2 | 145 ℃,6 h | 64.3 | [ |
| 桃核 | ChCl/乳酸 | 1:2 | 145 ℃,6 h | 70.2 | |
| 油棕空果壳 | ChCl/苹果酸 | 1:1 | 120 ℃,8 h | 22.9 | [ |
| 油棕空果壳 | ChCl/柠檬酸 | 1:1 | 120 ℃,8 h | 20.6 | |
| 油棕空果壳 | ChCl/甲酸 | 1:2 | 120 ℃,8 h | 61.9 | |
| 油棕空果壳 | ChCl/甲酸 | 1:5 | 120 ℃,8 h | 25.0 | |
| 油棕空果壳 | ChCl/乙酸 | 1:2 | 120 ℃,8 h | 28.0 | |
| 油棕空果壳 | ChCl/乙酸 | 1:5 | 120 ℃,8 h | 40.0 | |
| 油棕空果壳 | ChCl/丙酸 | 1:2 | 120 ℃,8 h | 20.4 | |
| 油棕空果壳 | ChCl/丁酸 | 1:2 | 120 ℃,8 h | 14.3 | |
| 油棕空果壳 | ChCl/琥珀酸 | 2:1 | 120 ℃,8 h | 10.7 | |
| 玉米芯 | ChCl/乙二醇 | 1:2 | 90 ℃,24 h | 87.6 | [ |
| 玉米芯 | ChCl/丙三醇 | 1:2 | 90 ℃,24 h | 71.3 | |
| 玉米芯 | ChCl/丙三醇/聚乙二醇 | 1:2:1 | 60 ℃,2 h | 62.9 | [ |
| 稻草 | ChCl/乙二醇 | 1:1 | 120 ℃,3 h | 28.7 | [ |
| 稻草 | ChCl/1,2-丙二醇 | 1:1 | 120 ℃,3 h | 32.9 | |
| 稻草 | ChCl/1,3-丙二醇 | 1:1 | 120 ℃,3 h | 34.2 | |
| 杨木 | ChCl/乳酸 | 1:2 | 170 ℃,4 h | 49.2 | [ |
| 原料 | DESs | 摩尔比 | 预处理条件 | 木质素去除率/% | 参考文献 |
|---|---|---|---|---|---|
| 小麦秸秆 | ChCl/单乙醇胺 | 1:2 | 90 ℃,12 h | 81.0 | [ |
| 小麦秸秆 | ChCl/二乙醇胺 | 1:8 | 90 ℃,12 h | 73.5 | |
| 小麦秸秆 | ChCl/甲基二乙醇胺 | 1:10 | 90 ℃,12 h | 44.6 | |
| 小麦秸秆 | ChCl/乙酰胺 | 1:2 | 90 ℃,12 h | 3.4 | |
| 小麦秸秆 | ChCl/尿素 | 1:2 | 70 ℃,12 h | 76.4 | |
| 小麦秸秆 | ChCl/单乙醇胺 | 1:6 | 110 ℃,12 h | 87.7 | |
| 玉米芯 | ChCl/尿素 | 1:2 | 80 ℃,15 h | 40.0 | [ |
| 玉米芯 | ChCl/咪唑 | 3:7 | 115 ℃,15 h | 70.0 | |
| 玉米芯 | ChCl/咪唑 | 3:7 | 150 ℃,15 h | 88.0 | |
| 玉米芯 | ChCl/咪唑 | 3:7 | 120 ℃,4 h | 11.1 | |
| 核桃壳 | ChCl/乳酸 | 1:2 | 145 ℃,6 h | 64.3 | [ |
| 桃核 | ChCl/乳酸 | 1:2 | 145 ℃,6 h | 70.2 | |
| 油棕空果壳 | ChCl/苹果酸 | 1:1 | 120 ℃,8 h | 22.9 | [ |
| 油棕空果壳 | ChCl/柠檬酸 | 1:1 | 120 ℃,8 h | 20.6 | |
| 油棕空果壳 | ChCl/甲酸 | 1:2 | 120 ℃,8 h | 61.9 | |
| 油棕空果壳 | ChCl/甲酸 | 1:5 | 120 ℃,8 h | 25.0 | |
| 油棕空果壳 | ChCl/乙酸 | 1:2 | 120 ℃,8 h | 28.0 | |
| 油棕空果壳 | ChCl/乙酸 | 1:5 | 120 ℃,8 h | 40.0 | |
| 油棕空果壳 | ChCl/丙酸 | 1:2 | 120 ℃,8 h | 20.4 | |
| 油棕空果壳 | ChCl/丁酸 | 1:2 | 120 ℃,8 h | 14.3 | |
| 油棕空果壳 | ChCl/琥珀酸 | 2:1 | 120 ℃,8 h | 10.7 | |
| 玉米芯 | ChCl/乙二醇 | 1:2 | 90 ℃,24 h | 87.6 | [ |
| 玉米芯 | ChCl/丙三醇 | 1:2 | 90 ℃,24 h | 71.3 | |
| 玉米芯 | ChCl/丙三醇/聚乙二醇 | 1:2:1 | 60 ℃,2 h | 62.9 | [ |
| 稻草 | ChCl/乙二醇 | 1:1 | 120 ℃,3 h | 28.7 | [ |
| 稻草 | ChCl/1,2-丙二醇 | 1:1 | 120 ℃,3 h | 32.9 | |
| 稻草 | ChCl/1,3-丙二醇 | 1:1 | 120 ℃,3 h | 34.2 | |
| 杨木 | ChCl/乳酸 | 1:2 | 170 ℃,4 h | 49.2 | [ |
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