Wiley жаңартылатын энергия
Лигноцеллюлоза материалының химиялық гидролизі
жүктеу/скачать 4,71 Mb. Pdf көрінісі
|
| 8.6.1 Лигноцеллюлоза материалының химиялық гидролизі
Химиялық гидролиз белгілі бір температурада лигноцеллюлоза материалдарының кейбір уақыт бойы химиялық өнімдерге әсерін қосады және целлюлоза және гемицеллюлоза полимерлерінен қант мономерлерінің пайда болуына әкеледі. Негізінен, қышқылдар химиялық гидролизде қолданылады. Күкірт қышқылы – зерттелген қышқыл болып табылады, алайда тұз қышқылы (HCl) сияқты басқа қышқылдар да пайдаланылды. Қышқыл гидролизді екі топқа бөлуге болады: қышқылдармен шоғырланған гидролиз және қышқылдармен сұйылтылған гидролиз [18]. 8.6.1.1 Концентрленген қышқылмен гидролиз Лигноцеллюлоза гидролизі қойылтылған күкірт немесе тұз қышқылының көмегімен салыстырмалы ескі үдеріс болып табылады. Жалпы қойылтылған қышқылмен өңдеу сұйылтылған қышқылмен салыстырғанда қант пен этанолдың жоғары шығуын береді деп хабарланған. Сонымен қатар, оларға өте жоғары қысым мен температура қажет емес. Бұл целлюлоза гидролизінің табысты әдісі болса да, қойылтылған қышқылдар уытты, коррозиялық және қауіпті және реакторлар мен басқа да жабдықтар үшін пайдаланылатын конструкция материалының коррозияға жоғары төзімділігі болуын талап етеді. Жоғары инвестициялық және пайдалану шығындары осы үдерістің коммерциялық әлеуетін айтарлықтай төмендетті. Бұдан басқа, үдеріс экономикалық орынды болуы үшін гидролизден кейін шоғырланған қышқыл қалпына келтірілуі керек. Қоршаған ортаға әсер етуінен тұз қышқылын қолдану өте шектеулі [11, 14]. 8.6.1.2 Сұйылтылған қышқылмен гидролиз Күкірт қышқылымен сұйылтылған гидролиз - бұл ферменттік гидролизге дейін алдын ала өңдеу немесе лигноцеллюлозаны қантқа бір қабылдауда айналдыру әдісі. Алдын ала өңдеу ретінде ол жоғары реакция жылдамдығын береді және ферменттік гидролизді айтарлықтай жақсартады. Пайдаланылатын субстратқа және қолданылатын шарттарға байланысты гемицеллюлозды қанттардың 95%-на дейін лигноцеллюлозды шикізаттан қышқылмен сұйылтылған гидролиз жолымен алуға болады [2, 19]. Қышқылмен сұйылтылған барлық үдерістерден күкірт қышқылын қолданатын үдерістер тереңірек зерттелген. Күкірт қышқылы әдетте 0,5–1,0% шоғырлануында қолданылады. Алайда, процестің уақыты мен температурасы өзгеруі мүмкін. Қышқылмен сұйылтылған гидролиз кезінде әдетте келесі шарттардың бірін қолданады: жұмсақ жағдайлар, яғни төмен қысым және ұстап тұру уақыты ауыр жағдайлар, яғни жоғары қысым және қысқа уақыт ұстап тұру Қышқылмен сұйылтылған гидролиз кезінде гемицеллюлоза фракциясы целлюлоза фракциясына қарағанда төмен температурада деполимерленеді. Жоғары температураны немесе ұзақ уақыт ұстап тұруды қолданған кезде түзілетін моносахаридтер басқа қосылыстарға дейін қосымша гидролизденеді. Сондықтан гидролиз процесі кем дегенде екі кезеңде жүргізіледі деп болжауға болады. Бірінші кезең гемицеллюлоза фракциясы гидролизденетін салыстырмалы неғұрлым жұмсақ жағдайларда өтеді, ал екінші кезең целлюлоза гидролизденетін неғұрлым жоғары температурада ферменттік гидролиз немесе қышқылмен сұйылтылған гидролиз жолымен жүргізілуі мүмкін [19]. Бұл бірінші және екінші кезеңдерді кейде "алдын ала тазарту" және "гидролиз" деп атайды. Қышқылмен сұйылтылған гидролиздің бірінші сатысының гидролизаттары әдетте гемицеллюлозды көмірсулардан тұрады. Бірінші сатыдағы жапырақ текті сүректердің гидролизатындағы (ольха, көктерек және қайың сияқты) және сабан сияқты ауыл шаруашылығы қалдықтарының көпшілігінде басым қант – ксилоза болып табылады, ал бірінші сатыдағы қылқан жапырақты тұқымдылардың гидролизаттары (мысалы, қарағай және шырша) негізінен манноза болады. Алайда, ферменттік немесе сұйылтылған қышқылды гидролиз жолымен лигноцеллюлоза материалдарының екінші сатысындағы гидролизаттағы басым қант целлюлозасынан пайда болатын 140 глюкоза болып табылады. 8.6.1.3 Қышқылдық гидролизаттарды уытсыздандыру Қантпен қатар қышқылды гидролиз үдерісінде бірнеше жанама өнімдер түзіледі немесе бөлінеді. Ең маңызды жанама өнімдер-карбон қышқылдары, фурфурандар және фенол қосылыстары (8.4 – сурет). жүктеу/скачать 4,71 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|