离子液体处理稻杆制备还原糖及其回收的研究

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当今人类社会面临着资源短缺和环境问题的双重挑战,生物质能源因其原料资源潜力大、成本低等优点备受关注。生物质产业的主要功能是替代化石能源、保护环境、促进农村经济发展。中国水稻产量长居世界第一,有着丰富的储备资源。从经济价值、环境保护、新能源等角度出发,本文采用离子液体对稻杆进行预处理,利用处理后的纤维素与纤维素酶的作用制备还原糖,并对离子液体进行回收,再用回收后的离子液体处理稻杆,考察回收后离子液体的性能。本实验合成离子液体1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐([AMIM]Cl),通过FT-IR和1HNMR谱图的分析确定合成物质为目标产物[AMIM]Cl。用[AMIM]Cl溶解稻杆纤维素,通过对固液比、温度、溶解时间等因素的影响进行研究,探讨了离子液体溶解稻杆纤维素的机理,得出最佳溶解参数:固液比1:9,温度110℃,时间2h。采用减压蒸馏回收废液中的离子液体[AMIM]Cl,回收率可达90%。通过FT-IR和1HNMR鉴定回收离子液体结构仍为[AMIM]Cl;使用1-5次的离子液体[AMIM]Cl处理纤维素的还原糖转化率由82.08%降低到44.44%(未处理的稻杆还原糖转化率为31.94%),离子液体回收率由90%下降到25.32%;通过SEM观察再生纤维素的微观形貌发现,随离子液体使用次数增加,对纤维素的破坏程度会降低。回收离子液体过程中分离出的残渣,是导致回收率下降的关键因素。采用SEM、FT-IR、X射线光电子能谱(XPS)对残渣进行分析:通过对外观形貌分析确定了残渣中稻杆的存在;FT-IR测定出[AMIM]Cl的存在;对XPS测定出的С1s、O1s、N1s、Cl2p能谱分析,验证残渣是稻杆和离子液体[AMIM]Cl的混合物。
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