固体酸催化稻壳组分高效分离及乙酰丙酸转化工艺研究

《Journal of Environmental Chemical Engineering》：Efficient Biomass Fractionation for Levulinic Acid Production from Rice Husk

　　本文推荐一种新型有机溶剂预处理方法，采用CH3-SBA-15-SO3H固体酸催化剂，在150℃、40分钟内实现稻壳木质素完全去除和半纤维素大幅降解（纤维素损失仅4.8%），并在γ-戊内酯（GVL）/水共溶剂体系中验证了木质素与半纤维素对乙酰丙酸（LA）产率的抑制机制。通过两步法工艺使LA产率提升1.77倍，为生物质精炼提供了绿色高效的技术路径。

　　

研究亮点

本研究开发了一种基于固体酸CH₃-SBA-15-SO₃H催化的新型有机溶剂预处理技术，针对稻壳中木质素和半纤维素对纤维素转化的阻碍问题，通过系统优化在150°C下仅需40分钟即可实现木质素完全去除和半纤维素大幅降解，纤维素损失率低至4.8%。在γ-戊内酯（GVL）/水共溶剂体系中，发现半纤维素和木质素的存在会降低葡萄糖向乙酰丙酸（LA）的转化效率，其中木质素的抑制作用尤为显著。通过以稻壳为原料的两步法工艺，乙酰丙酸产率显著提高至传统方法的1.77倍。

结论

本研究提出了一种高效预处理新方法，在最优条件下实现了木质素100%去除和半纤维素84%去除，同时纤维素损失率仅为4.8%。研究证实了在GVL/水共溶剂体系中，木糖和木质素对葡萄糖转化为乙酰丙酸具有抑制作用，其中木质素的影响更为突出。以预处理后的稻壳为原料，通过两步法工艺显著提升了乙酰丙酸产率，为生物质资源高值化利用提供了技术支撑。