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红木颗粒离子液体溶解预处理技术

来源:生物质颗粒燃料厂家中腾燃料发布时间:2019-12-07 10:17人气:

离子液体通常指由有机阳离子与有机或无机阴离子组成的离子化合物,在室温(或稍高 于室温的温度)下呈液态的离子液体,因此也称为室温离子液体。离子液体是一种独特的化 学介质,也是一种环境友好的绿色溶剂,因此备受关注。
离子液体溶解机理是离子液体中的与纤维素分子链上的羟基形成氢键,使纤维素分 子间或分子内的氢键作用减弱,从而使纤维素溶解。纤维素能很好地溶解在离子液体中,为 木质纤维素的各组分的分离提供可能。2007年,谢海波等把离子液体成功地拓展到了木质 纤维素的溶解,发现天然木质纤维素的溶解和离子液体结构及木质纤维素生物质的种类、物 理尺寸等存在很大的关系。
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一直以来,基于木质纤维素复杂的三维凝聚态结构,其溶解一直被认为是不可能的。 研究证明,木质纤维素在离子液体中的溶解,伴随着木质素的部分降解以及各组分之间 及组分内部氢键网络的破坏与重构,各组分上的官能团及化学键完全暴露于溶液中。和 非均相预处理技术相比,溶解后的木质纤维素更容易接受外部试剂的进攻,离子液体预 处理为研究均相体系中木质纤维素材料的组分分离、结构调控提供了新的高效研发平台。 基于离子液体的均相预处理平台,通过包括化学工程、催化化学、有机化学、高分子化 学等多学科交叉融合,成为近十年生物质化工与生物材料研究领域的热点。
传统上,由于天然木质纤维素不能被全溶解,因此其改性都是表面改性。谢海波等基于 天然木质纤维素生物质在离子液体中的全溶解,首次实现了木质纤维素生物质中羟基的全乙 酰化化学改性。研究结果显示,其改性取代度高于95%,改性材料具有与传统改性淀粉类似的多孔结构,在后续与聚苯乙烯、聚丙烯复合材料的制备中,表现出了很好的界面相 容性。Zhao等将木材溶解在1-烯丙基甲基咪哩氯盐(AmimCl)中,经反复冻融(一20〜 20°C)后用水再生得到水凝胶,之后用丙酮及液态CO?进行交换,最后用超临界CO?干 燥,获得木质纤维素气凝胶材料。这种木质纤维素气凝胶材料 具有开放的三维纤维结构,并且通过调整冻融的次数,可以转变为片状纤维骨架,冻融循环 的频率影响气凝胶的强度、比表面积、结晶度及热稳定性。
离子液体用于木质纤维素资源的溶解预处理与加工,从最初的咪哩盐离子液体,逐渐发 展到了离子液体与传统有机溶剂混合的电解质体系,以及可逆离子液体体系。随着技术的发 展,溶解预处理效率显著提高,总体预处理成本逐渐下降;但是有效回收离子液体,着力解 决成本较高等难题仍需大力研发。

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