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生物质高值化转化与利用
应用领域:Биология и новая медицина
我有意向
国家/地区
中国
行业领域
Биология и новая медицина
简介
该项目来源于广东省科技厅,为广东省自然科学杰出青年基金项目。生物质是绿色、可再生、可降解、低碳、价廉的重要资源,是国家绿色发展的重要战略资源。在《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》中重点提到要大力发展农林生物质综合开发利用,发展生物质产业能有效替代化石资源,对于优化产业结构,减少对外依存度,保障国家能源安全,是我国战略新兴产业重点支持的方向。糠醛工业是典型的生物质产业之一,主要以农业生物质如玉米芯、蔗渣、燕麦壳和花生壳等为原料,一般采用液体酸水解法制备糠醛,不管是一锅法或者两锅法如果采用无机酸如硫酸做催化剂,会造成设备腐蚀、液体酸与产物分离难、产生大量酸废水、糠醛产率低(理论值的50%)等问题。因此发展清洁高效的生物质预处理技术,将半纤维素尽可能的溶出并定向水解,有效抑制副反应,才能实现糠醛工业的绿色可持续发展。 因此,本项目面向生物质产业糠醛工业存在的系列问题,开展了农业生物质如甘蔗渣、玉米芯、麦草秸秆等半纤维素的清洁高效分离及化学转化为糠醛的研究工作。采用清洁氧基分离方法和梯度浓度乙醇纯化方法获得不同分子量、不同结构的木聚糖类型半纤维素,阐明了碱抽提和分级乙醇沉淀以及不同干燥方式对半纤维素结构和性质的影响,解译了半纤维素化学结构对糠醛形成的影响规律;针对木聚糖水解和木糖脱水反应的特点,结合不同金属氧化物各自特性,通过溶胶—凝胶法、沉淀法、浸渍法、离子交换法及碳化—浸渍法等,设计合成了系列同时具有L酸和B酸的复合型固体酸催化剂(Cr-LaCo0.8Cu0.2O3、SO42-/TiO2-ZrO2/La3+、Sn-MMT、SO42-/SiO2-Al2O3/La3+、Sn-MMT/ SO42-、糠醛渣碳基固体酸催化剂等),揭示了固体酸催化剂L酸和B酸对木聚糖水解及木糖催化机制,解译了固体酸催化剂的表面积和孔径、表面形貌及颗粒大小、晶型、固体酸性等以及催化体系(单相和两相体系)对半纤维素、木糖的催化效果;基于以上研究,建立了农业生物质木质纤维一步和两步清洁高效制备糠醛的技术体系,阐明了预处理过程中玉米芯半纤维素的溶出和解聚机制,建立了两步法中木质纤维水解液组成与糠醛产率之间的关系。 经过四年的努力研究,经过四年的努力研究,在本专业国际重要期刊发表SCI收录论文20篇,其中JCR一区8篇,IF>3.0的14篇(基于2016年的期刊检索)。受邀参编英文专著1部,申请发明专利14件,授权专利4件,研究成果获得省部级一等奖1项(2012/5)、二等奖1项(2015/4)。培养优秀研究生3名。项目负责人在项目执行期间晋升为正高。
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