高温高压水热技术转化植物性生物质废弃物为乳酸的基础研究

本项目拟利用高温高压水热技术，进行转化植物性生物质废弃物为乳酸的应用性基础研究。首先采用葡萄糖为原料，使用经过改良的间歇型水热反应器进行基础实验，借助GC-MS, HPLC, Ion Chromatography, NMR等手段对反应产物进行分析，实时监测各组分的变化，考察反应时间，反应温度，反应压力，不同催化剂（ZiSO4,NiSO4,Ca(OH)2）的添加对中间生成物和乳酸生成的影响，进而探讨其基本动力学规律,并寻求选择性生成乳酸的控制机制，为实现植物性生物质废弃物高效率转化为乳酸提供理论依据；在此基础之上使用代表性植物性生物质废弃物纤维素为原料进行水热实验，探讨原料固液比，反应时间，反应温度，反应压力，催化剂种类及用量，对原料的有效转化率及乳酸生成的影响，分析此实验中影响乳酸生成的可能因素，寻求能够采用淀粉类物质之外的廉价生物质资源为原料，安全，快速，环保的生产乳酸的应用研究新途径。

本项目利用高温高压水热技术，进行转化植物性生物质废弃物为乳酸的应用性基础研究。首先采用葡萄糖为原料，使用经过改良的间歇型水热反应器进行基础实验，借助GC-MS, HPLC 等手段对反应产物进行分析，实时监测各组分的变化，考察反应时间，反应温度，反应压力，不同催化剂（Zi,Ni,NaOH）的添加对中间生成物和乳酸生成的影响，并寻求选择性生成乳酸的控制机制，为实现植物性生物质废弃物高效率转化为乳酸提供理论依据；在此基础之上使用代表性植物性生物质废弃物纤维素为原料进行水热实验，探讨原料固液比，反应时间，反应温度，反应压力，催化剂种类及用量，对原料的有效转化率及乳酸生成的影响，分析此实验中影响乳酸生成的可能因素，寻求能够采用淀粉类物质之外的廉价生物质资源为原料，安全，快速，环保的生产乳酸的应用研究新途径。目前所获得的最适反应条件：反应温度300℃，反应时间10min，选用催化剂锌0.025克，镍0.035克，NaOH2.5mol／L为最佳催化剂浓度，该条件下，乳酸收率为40%。在利用植物性生物质废弃物纤维素制备乳酸方法中，这种使用添加催化剂的碱性水热方法所获得的乳酸转化率，达到了目前主流的方法所能获得的最大转化率。这些主流的方法是以发酵法为主结合化学法，物理法或生物法来促进纤维素的降解以获得乳酸。这些方法目前都无法从根本上克服发酵法存在的诸多问题。而采用添加催化剂的碱性水热方法较之这类方法，在工艺过程简单，反应速度快等方面具有显著的优势。