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化学进展 2009, Vol. 21 Issue (09): 1807-1812 前一篇   后一篇

• 综述与评论 •

室温离子液体溶解和分离木质纤维素*

郑勇1;轩小朋1;许爱荣2;郭蒙1;王键吉1**   

  1. （1.河南师范大学化学与环境科学学院  |新乡 453007；2.兰州大学化学化工学院  |兰州 730000）
  • 收稿日期:2008-10-08 修回日期:2008-11-25 出版日期:2009-09-24 发布日期:2009-09-15
  • 通讯作者: 王键吉 E-mail:jwang@henannu.edu.cn
  • 基金资助:

    863项目;省级资助

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Dissolution and Separation of Lignocellulose with Room-Temperature Ionic Liquids

Zheng Yong1 ;  |Xuan Xiaopeng1 ;  |Xu Airong2  ; |Guo Meng1 ;  |Wang Jianji1**   

  1. （1.School of Chemistry and Environmental Science, Henan Normal University, Xinxiang 453007, China；2.School of Chemistry and Chemical Engineering, Lanzhou University, Lanzhou 730000, China)
  • Received:2008-10-08 Revised:2008-11-25 Online:2009-09-24 Published:2009-09-15
  • Contact: Wang Jianji E-mail:jwang@henannu.edu.cn

作为世界上最丰富的生物质资源，木质纤维素是生产清洁能源和精细化工品的天然原料。室温离子液体是近年来出现的一类绿色材料，对溶解和分离木质纤维素具有广阔的应用前景。本文在介绍木质素、纤维素、半纤维素和相关室温离子液体的组成与结构的基础上，综述了室温离子液体在溶解、分离木质纤维素方面的研究进展。根据目前所报道的研究结果，总结了不同离子液体对木质素、纤维素、半纤维素的溶解作用以及对木质纤维素的分离性能，分析了离子液体的结构与其溶解性能的关系，讨论了可能的溶解机理。最后提出了这一领域存在的问题，并对其未来的发展作了展望。

关键词： 室温离子液体, 木质纤维素, 溶解, 分离

As the richest biomass in the world, lignocellulose is the natural feedstock for producing clean energy and fine chemicals. Room-temperature ionic liquids, as a class of green materials developed in recent years, have important applications in the area of dissolution and separation of lignocellulose. In this paper, after a brief introduction for the composition and structure of lignin, cellulose, hemicellulose and room-temperature ionic liquids, the recent progress in dissolution and separation of lignocellulose with ionic liquids is reviewed. Based on the experimental results reported in literature, the dissolution and separation performance of ionic liquids for lignin, cellulose and hemicellulose are summarized. The relationship between structure of ionic liquids and their dissolution performance is analyzed, and the possible dissolution mechanism is discussed. Finally, some problems in this area are proposed and the development tendency is prospected.

Contents
1 Introduction
2 The composition and structure of lignocellulose and relative room-temperature ionic liquids
2.1 The composition and structure of lignocellulose
2.2 The structure of room-temperature ionic liquids applied in dissolution and separation of lignocellulose
3 The recent process in dissolution of lignocellulose with room-temperature ionic liquids
3.1 Dissolution of lignin in room-temperature ionic liquids
3.2 Dissolution of cellulose in room-temperature ionic liquids
3.3 Dissolution of hemicellulose in room-temperature ionic liquids
4 The recent process in separation of lignocellulose with room-temperature ionic liquids
5 Prospects

Key words: room-temperature ionic liquids, lignocellulose, dissolution, separation

中图分类号: 

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[ 1 ] 　Pu Y Q , Zhang D C , Singh P M, et al . Biofuels Bioprod Bioref . ,2008 , 2 : 58 —73
[ 2 ] 　Zhu S D. J . Chem. Technol . Biotechnol . , 2008 , 83 : 777 —779
[ 3 ] 　李东娟(Li D J ) , 李坤兰(Li K L) , 马英冲(Ma Y C) 等. 合成纤维(Synthetic Fiber in China) , 2007 , 2 : 28 —32 , 47
[ 4 ] 　Qian W X, Jin E L , Bao W L , et al . Angew. Chem. Int . Ed. ,2005 , 44 : 952 —955
[ 5 ] 　Pegot B , Vo2Thanh G, Gori D , et al . Tetrahedron Lett . , 2004 , 45 :6425 —6428
[ 6 ] 　Zhao D B , Wu M, Kou Y, et al . Catal . Today , 2002 , 74 : 157 —189
[ 7 ] 　Zhu H P , Yang F , Tang J , et al . Green Chem. , 2003 , 5 : 38 —39
[ 8 ] 　Scurto A M, Aki S N V K, Brennecke J F. J . Am. Chem. Soc. ,2002 , 124 : 10276 —10277
[ 9 ] 　Wang J J , Pei Y C , Zhao Y, et al . Green Chem. , 2005 , 7 : 196 —202
[10 ] 　Kubo W, Kitamura T, Hanabusa K, et al . Chem. Commun. , 2002 ,374 —375
[11 ] 　Buzzeo M C , Evans R G, Compton R G. Chem. Phys. Chem. ,2004 , 5 : 1106 —1120
[12 ] 　Swatloski R P , Spear S K, Rogers R D , et al . J . Am. Chem.Soc. , 2002 , 124 : 4974 —4975
[13 ] 　Zhu S D , Wu Y X, Chen Q M, et al . Green Chem. , 2006 , 8 :325 —327
[14 ] 　叶君(Ye J ) , 赵星飞( Zhao X F) , 熊犍(Xiong J ) . 化学进展(Progress in Chemistry) , 2007 , 19 (4) : 478 —484
[15 ] 　宋俊(Song J ) , 程博闻(Cheng B W) , 丁长坤(Ding C K) . 人造纤维(Artificial Fibre) , 2005 , 35 (3) : 13 —15 , 25
[16 ] 　Winterton N. J . Mater. Chem. , 2006 , 16 : 4281 —4293
[17 ] 　McKendry P. Biores. Technol . , 2002 , 83 : 37 —46
[18 ] 　朱跃钊(Zhu Y Z) , 卢定强(Lu D Q) , 万红贵(Wan H G) 等. 生物加工过程(Chinese Journal of Bioprocess Engineering) , 2004 , 2(4) : 11 —16
[19 ] 　高洁(Gao J ) , 汤烈贵( Tang L G) . 纤维素科学( Cellulose Science) . 北京: 科学出版社(Beijing: Science Press) , 19991 230
[20 ] 　蒋挺大(Jiang T D) . 木质素(Lignin) . 北京: 化学工业出版社(Beijing: Chemical Industry Press) , 20011 16
[21 ] 　张锁江(Zhang S J ) , 吕兴梅(Lü X M) 等. 离子液体———从基础研究到工业应用( Ionic Liquids ———from Basic Research to Application in Industry) . 北京: 科学出版社(Beijing : Science Press) , 20061 327
[22 ] 　任俊莉(Ren J L) , 孙润仓(Sun R C) , 刘传富(Liu C F) . 高分子通报(Chinese Polymer Bulletin) , 2006 , 12 : 63 —68
[23 ] 　Pu YQ , Jiang N , Ragauskas AJ . J . Wood Chem. Technol . , 2007 ,27 : 23 —33
[24 ] 　Kilpel?i nen I , Xie H B , King A , et al . J . Agric. Food Chem. ,2007 , 55 : 9142 —9148
[25 ] 　任强(Ren Q) , 武进(Wu J ) , 张军( Zhang J ) 等. 高分子学报(Acta Polymerica Sinica) , 2003 , 3 : 448 —451
[26 ] 　Zhang H , Wu J , Zhang J , et al . Macromolecules , 2005 , 38 :8272 —8277
[27 ] 　Fukaya Y, Sugimoto A , Ohno H. Biomacromolecules , 2006 , 7 :3295 —3297
[28 ] 　Fukaya Y, Hayashi K, Wada M, et al . Green Chem. , 2008 , 10 :44 —46
[29 ] 　Remsing R C , Swatloski R P , Rogers R D , et al . Chem. Commun. ,2006 , 1271 —1273
[30 ] 　Jacobs A , PalmM, Zacchi G, et al . Carbohydr. Res. , 2003 , 338 :1869 —1876
[31 ] 　Sun R C , Sun X F. Carbohydr. Polym. , 2002 , 49 : 415 —423
[32 ] 　Sun X F , Sun R C , Tomkinson J , et al . Carbohydr. Polym. , 2003 ,53 : 483 —495
[33 ] 　Fang J M, Fowler P , Tomkinson J , et al . Carbohydr. Polym. ,2002 , 47 : 285 —293
[34 ] 　Ren J L , Sun R C , Liu C F , et al . Carbohydr. Polym. , 2007 , 70 :406 —414
[35 ] 　Liu L Y, Chen H Z. Chin. Sci . Bull . , 2006 , 51 : 2432 —2436
[36 ] 　Fort D A , Remsing R C , Swatloski R P , et al . Green Chem. ,2007 , 9 : 63 —69
[37 ] 　Myllymaki V , Aksela R. WO 2005P017001 , 2005
[38 ] 　Upfal J , Macfarlane D R , Forsyth S A. WO 2005P017252 , 2005
[1] 徐鹏, 俞飚. 聚糖化学合成的挑战和可能的凝聚态化学问题[J]. 化学进展, 2022, 34(7): 1548-1553.
[2] 张沐雅, 刘嘉琪, 陈旺, 王利强, 陈杰, 梁毅. 蛋白质凝聚作用在神经退行性疾病中的作用机制研究[J]. 化学进展, 2022, 34(7): 1619-1625.
[3] 尹晓庆, 陈玮豪, 邓博苑, 张佳路, 刘婉琪, 彭开铭. 超润湿膜在乳化液破乳中的应用及作用机制[J]. 化学进展, 2022, 34(3): 580-592.
[4] 闫保有, 李旭飞, 黄维秋, 王鑫雅, 张镇, 朱兵. 氨/醛基金属有机骨架材料合成及其在吸附分离中的应用[J]. 化学进展, 2022, 34(11): 2417-2431.
[5] 吴明明, 林凯歌, 阿依登古丽·木合亚提, 陈诚. 超浸润光热材料的构筑及其多功能应用研究[J]. 化学进展, 2022, 34(10): 2302-2315.
[6] 罗贤升, 邓汉林, 赵江颖, 李志华, 柴春鹏, 黄木华. 多孔氮化石墨烯(C2N)的合成及应用[J]. 化学进展, 2021, 33(3): 355-367.
[7] 王德超, 辛洋洋, 李晓倩, 姚东东, 郑亚萍. 多孔液体在气体捕集与分离领域的应用[J]. 化学进展, 2021, 33(10): 1874-1886.
[8] 李波, 马利建, 罗宁, 李首建, 陈云明, 张劲松. 固相萃取分离铀[J]. 化学进展, 2020, 32(9): 1316-1333.
[9] 黄炎, 刘国东, 张学记. 新型冠状病毒(COVID-19)的检测和诊断[J]. 化学进展, 2020, 32(9): 1241-1251.
[10] 高凤凤, 杨言言, 杜晓, 郝晓刚, 官国清, 汤兵. 电控离子(交换)膜分离技术——从ESIX到ESIPM[J]. 化学进展, 2020, 32(9): 1344-1351.
[11] 徐国华, 成凯, 王晨, 李从刚. 生物凝聚态物质的多层次结构表征[J]. 化学进展, 2020, 32(8): 1231-1239.
[12] 汪润田, 柳春丽, 陈振斌. 印迹复合膜[J]. 化学进展, 2020, 32(7): 989-1002.
[13] 薛一凡, 孟文卉, 汪润泽, 任俊杰, 衡伟利, 张建军. 过饱和度理论及过饱和药物递送系统[J]. 化学进展, 2020, 32(6): 698-712.
[14] 李孝建, 张海军, 李赛赛, 张 俊, 贾全利, 张少伟. 超亲水疏油材料的制备及其油水分离性能[J]. 化学进展, 2020, 32(6): 851-860.
[15] 刘阳, 张新波, 赵樱灿. 二维MoS2纳米材料及其复合物在水处理中的应用[J]. 化学进展, 2020, 32(5): 642-655.