木质纤维素的处理及组分转化数据集

木质素转化为高价值化学品是未来生物炼制的关键。通过在碱性水中氧化生物精炼松木的有效脱木质素，生产香兰素和纤维素作为有价值的最终产品。在最佳条件下，即400 rpm, 160℃, 1 h, 7.5 wt.% NaOH和1 MPa O2，超过90%的木质素被转化和分馏成单酚类(29 wt.% Kraft木质素，香兰素收率为21.1 wt.%)和小寡酚类(56.7 wt.%，平均Mw在300和600 Da之间)。根据条件的不同，可以形成大量的白色残渣作为副产物，其产率为45%，纯度为95.5%的纯纤维结晶纤维素，或者可以得到纯度较低的纤维素残渣，该纤维素残渣对酸催化生成乙酰丙酸和甲酸反应强烈。通过GC-MS、HSQC NMR、ESI-Q-TOF MS和GPC对主要产品进行全面鉴定。质量平衡表明生物质转化为有用产品的碳效率接近70%。除了碱浓度，温度和反应时间，搅拌速度是克服可溶性木质素碎片更深的氧化/冷凝和避免大量纤维素降解的关键参数。与其他原料(如桉树(硬木)、草和甘蔗渣废物流)的类似反应证明了所报道的氧化催化分馏(OCF)的可行性，以及产品分布对不同馏分内生物量变化的强烈依赖性。采用氢氧化钠(NaOH)预处理木质素纤维素，研究木质素、纤维素和半纤维素的结构演变。研究发现，大部分半纤维素和部分纤维素可水解/转化为单糖、醇和羧酸。超过一半的纤维素是稳定的，因为纤维素的还原端基转化为稳定的羧基。此外，木质素被转化为芳香单体(主要是香兰素和乙酰香兰素)，最高收率为6.1 wt%，以及二聚体和低聚物，分子量小于10,000 Da。根据异核单量子相干分析，木质素低聚物中由于碱法预处理过程中木质素片段凝聚，没有出现共同的相互连接(β-O-4、β-β、β-5等)。值得注意的是，酸化过程也是木质素缩合的原因，因为通过碱溶液的后氧化可以获得高达15 wt%(基于松树中原始木质素)的高芳香单体收率，而使用分离的木质素低聚物产生的芳香单体很少。木质纤维素在碱性溶液中直接氧化生成芳香单体，显示了木质纤维素碱预处理在高价值化学品生产中的潜在应用。