用不同的酸性水类物质对木进行分离:对宁溶解行为和机制的评估
Qiaolong Zhai1, Shaoqi Yang1, Shuheng Zhao1
1Key Laboratory of New Materials and Facilities for Rural Renewable Energy of Ministry of Agriculture and Rural Affairs, College of Mechanical & Electrical Engineering, Henan International Joint Laboratory of Biomass Energy and Nanomaterials, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China.
International journal of biological macromolecules
|September 6, 2023
概括
4-基硫酸 (4-HSA) 和p-toluenesulfonic酸 (p-TsOH) 在温和的条件下有效地溶解木质. 分子模拟显示,它们较高的结合能量有助于素溶解,影响提取的素.
科学领域:
- 绿色化学是一种绿色化学.
- 生物质加工生物质的加工.
- 木材化学 木材化学
背景情况:
- 酸性水提供了一种可持续的木材分成方法.
- 有效的素溶解对于生物质价值化至关重要.
- 了解素溶解的机制是优化过程的关键.
研究的目的:
- 为了比较评估不同酸性水的有效性,木质素溶解.
- 用计算方法研究调节素溶解的分子机制.
- 分析酸性水对溶解的素结构完整性的影响.
主要方法:
- 使用四种酸性水类物:p-toluenesulfonic acid (p-TsOH),4-hydroxybenzenesulfonic acid (4-HSA),5-sulfosalicylic acid (5-SSA) 和maleic acid (MA) 的四种酸性水类物,对宁溶解的比较分析.
- 实验条件包括80°C,60分钟和70%的酸度.
- 通过量子化学 (QC) 计算和分子动力学 (MD) 模拟来阐明分子机制.
主要成果:
- 4-HSA显示出最高的红素去除率 (88.0%),其次是p-TsOH (81.2%),5-SSA (51.1%),以及MA (26.2%).
- 对4-HSA和p-TsOH复合物的更高的吸收自由能量 (E(absorb)) 与素模型化合物的更高的溶解效率相关.
- 提取的红素中的β-O-4键含量有很大的差异,在类似的红素去除水平下,4-HSA显示最低 (3.1%),MA显示最高 (63.7%).
结论:
- 酸性水,特别是4-HSA和p-TsOH,对于绿木分成是有效的.
- 氨酸溶解效率受到水基的分子结构和结合亲和力的影响.
- 酸的酸度和临界聚合度在维护素的β-O-4链接方面发挥着作用.
