离子液体处理纤维素.pptVIP

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离子液体处理纤维素研究 化学工艺 常庆辉 一、纤维素简介 二、纤维素应用 三、离子液体简介 四、纤维素溶解方法简介 五、结语 纤维素(cellulose)是由葡萄糖分子通过β-1,4-糖苷键连接而形成的葡聚糖。通常含数千个葡萄糖单位,是植物细胞壁的主要成分。不溶于水及一般有机溶剂。是植物细胞壁的主要成分。纤维素是自然界中分布最广、含量最多的一种多糖,占植物界碳含量的50%以上。棉花的纤维素含量接近100%,为天然的最纯纤维素来源。一般木材中,纤维素占40~50%,还有10~30%的半纤维素和20~30%的木质素。 纤维素的性质    1、溶解性 常温下,纤维素既不溶于水,又不溶于一般的有机溶剂,如酒精、乙醚、丙酮、苯等。它也不溶于稀碱溶液中。因此,在常温下,它是比较稳定的,这是因为纤维素分子之间存在氢键力。    2、纤维素水解 在一定条件下,纤维素与水发生反应。反应时氧桥断裂,同时水分子加入,纤维素由长链分子变成短链分子,直至氧桥全部断裂,变成葡萄糖。 3、纤维素氧化 纤维素与氧化剂发生化学反映,生成一系列与原来纤维素结构不同的物质,这样的反应过程,成为纤维素氧化   纤维素不溶于水和乙醇、乙醚等有机溶剂,能溶于铜氨Cu(NH3)4(OH)2溶液和铜乙二胺 [NH2CH2CH2NH2]Cu(OH)2溶液等。水可使纤维素发生有限溶胀,某些酸、碱和盐的水溶液可渗入纤维结晶区,产生无限溶胀,使纤维素溶解。纤维素加热到约150℃时不发生显著变化 ,超过这温度会由于脱水而逐渐焦化。纤维素与较浓的无机酸起水解作用生成葡萄糖等,与较浓的苛性碱溶液作用生成碱纤维素,与强氧化剂作用生成氧化纤维素。 2.1 从纤维素制备乙醇 一般,天然纤维索制备乙醇的过程主要包括3个阶段,可由图2表示。首先对原料进行预处理。预处理是指溶解和分离生物质主要成分中的一种和几种:纤维素、半纤维素、木质素和其他可溶性物质。预处理可以降低纤维素的分子质量,打开其密集的晶状结构,以利于进一步的分解和转化。预处理过程中,半纤维素通常直接被水解成单糖(木糖、阿拉伯糖等),剩下的不溶物质主要是纤维素和木质素。其中,利用纤维素制备乙醇是—个研究重点。 通常需经过3个步骤才可以从纤维素制得乙醇:由于天然纤维素原料的结构非常复杂,必须经过处理使其降解成为小分子糖才能被微生物所利用,所以第一阶段需通过物理的、化学的或酶技术将纤维素聚合物降解为单糖;第二阶段是微生物(一般采用酵母)将糖转化为乙醇;第三阶段是通过蒸馏回收乙醇 3.1 离子液体的定义 离子液体即在室温或室温附近温度下呈液态的由离子构成的物质,又称为室温离子液体(room temperature ionic liquid)、室温熔融盐(room temperature molten salt s)、有机离子液体等,目前还无统一的名称,但倾向于简称离子液体。在离子化合物中,阴阳离子之间的作用力为库仑力,其大小与阴阳离子的电荷数量及半径有关,离子半径越大,它们之间的作用力越小,这种离子化合物的熔点就越低。某些离子化合物的阴阳离子体积很大,结构松散,导致它们之间的作用力较低,以至于熔点接近室温。 3.2 离子液体的特点 与传统溶剂相比,离子液体具有如下特性: (1)液体状态温度范围宽,其熔点在-96~300℃,且具有良好的物理和化学稳定性; (2)通常无色无臭,蒸汽压低,不易挥发,消除了有机物质挥发而导致的环境污染问题; (3)对大量的无机和有机物质具有良好的溶解能力,并具有溶剂和催化剂的双重功能,可作为许多化学反应的溶剂或催化活性载体; (4)具有较大的极性可调控性,可以形成两相或多相体系,适合用作分离溶剂或构成反应分离 耦合新体系; 3.3 离子液体的种类 离子液体的分类方法总结起来有以下几种: 按照是否为Alcl3型分为3类,AlCl3型离子液体、非AlCl3型离子液体及其他特殊离子液体; 按照阳离子分为,烷基季铵离子[NRx H 4-x] +、烷基季磷离子[PRx H 4-x] + 、烷基咪唑类[R1R2 R3IM]+、烷基吡啶类[RPy]+; 按阴离子分为,金属类(如AlCl4一、CuCI2一等)和非金属类(如N02一、PO4一等); 3.4 离子液体的合成 合成方法分为一步法与两步法,但多数合成采 用两步法(复分解法)

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