微波輔助磁性固體酸催化纖維素水解的研究?

李學琴 李翔宇 時君友 段喜鑫 雷廷宙

我國豐富的生物質(zhì)資源由于成本低、可再生、可循環(huán)等諸多優(yōu)點，被用作制備許多高價值化學品的原材料。在過去的幾十年里，纖維素的水解研究己成為有效利用木質(zhì)纖維素生物質(zhì)的一大熱點研究方向[1]。纖維素傳統(tǒng)的水解方法有很多，如：稀酸水解[2]、濃酸水解[3]、堿水解[4]等，但在水解過程中都存在著對設(shè)備的腐蝕性大、酸堿回收困難、水解條件苛刻、安全性不高等諸多問題。因此，各種新型的方法如固體酸催化水解[5,6]、酶催化水解[7]以及模擬酶催化水解[8]和超臨界水水解[9]等正在逐步走向主體地位；酶催化水解是最有前途的水解技術(shù)之一[10]，但其分離過程十分復雜；超臨界水解停留時間較短，纖維素水解不完全[11]；固體酸催化是多相催化水解，在催化水解過程中固體酸和水不溶性纖維素之間的傳質(zhì)阻力會降低水解效率。為了解決上述一系列問題，許多學者研究了離子液體水解纖維素[12]，但其較高的黏度和昂貴的成本給纖維素水解的研究帶來了更多困難。此外，環(huán)境和能耗問題也制約著許多技術(shù)方法的具體應用。因此在溫和條件下，尤其是在低溫和中性溶液條件下高效和高選擇性的纖維素水解綠色化技術(shù)和方法成為重要的研究方向。微波是一種頻率在300 MHz至300 GHz頻段的電磁波[13]。近年來，微波輔助作為一種環(huán)境友好過程促進有機反應的使用已經(jīng)越來越引起各界學者的關(guān)注[14]。基于以上問題，筆者以生物質(zhì)基磁性固體酸作為催化劑，利用微波輔助相結(jié)合的方法對纖維素進行水解，通過調(diào)節(jié)水解時間、水解溫度、纖維素與催化劑量的比例和微波功率優(yōu)化纖維素水解的工藝條件。……