微波辅助木质纤维生物质组分分离及溶剂循环利用研究开题报告

1. 研究目的与意义

生物质来源广泛、储量丰富、价格低廉并且可再生，作为化石能源的替代品，受到越来越多的关注。木质纤维生物质是生物质资源的重要组成，主要由纤维素、半纤维素及木质素组成。纤维素与木质素或纤维素与半纤维素之间存在氢键作用，木质素与半纤维素之间除氢键外还存在化学键。三大素紧密交联，结合成结构和性质均稳定的天然高分子复合物。为了实现高效的木质纤维生物质转化利用，必须要解决三大组分有效分离。纤维素占木质纤维生物25-53%，可用做功能材料的制造、纺织工业以及造纸业等。半纤维素约占木质纤维生物质的1/4-1/3，可转化为糖、化学品燃料或用来制备重要的化工原料如糠醛等。木质素占木质纤维生物质的20%左右，是高附加值化学品的原料，可用于制备生物燃料、酚醛树脂、聚氨酯泡沫等。但生物质原料中三大素之间以氢键及化学键相互结合，形成了复杂而坚实的高分子聚合物，对其降解利用带来了困难。因此要进一步提高生物质资源的利用，实现其高值化利用需要对其三大素组分进行有效分离。

2. 国内外研究现状分析

生物质分馏技术决定了各馏分的用途，因为不同的分馏方法获得的纤维素或木质素在纯度或性质上有一定差异，这限制其下游产品提质的可能性。目前，已经开发出很多的分馏方法,从传统的造纸到更复杂和更环保的创新分馏方案。这些分馏方法大体可以分为两类：第一类可简单概括为脱木质素，即将木质素从生物质基质中溶解释放出，而（半）纤维素碳水化合物以固体的形式保存。第二类木质纤维素分馏方法是以碳水化合物的部分转化和溶解为目标的方案。木质素大部分以不溶木质素残渣或木质素沉淀的形式分离。这些研究在一定程度上实现了生物质组分分离，但分离过程复杂，所用溶剂价格高，且不易回收，使得分离技术成本过高难以实现工业化。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：①研究溶剂体系对木质纤维生物质组分分离效果的影响。②研究加热方式（微波和传统油浴加热对分馏过程的影响）。③对分馏过程中溶剂的回收重复利用进行研究。研究计划：任务起止时间 任务内容2017.12-2018.03 收集相关资料，查阅文献，开题报告。2018.03-2018.04 用不溶的溶剂体系进行生物质组分分离研究。2018.04-2018.05 对比两种加热方式对分馏效果的影响，并对回收溶剂重复利用进行研究。2018.05-2018.06 整理数据并讨论分析，撰写论文。

4. 研究创新点

1、研究了微波加热方式对分馏效果的影响。

2、对溶剂的回收方法和回收效果进行了研究。