磷酸丙酮预处理中木质素的产生机理研究.pdf

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1、第40卷第4期华北电力大学学报Vo1．40．No．42013年7月JournalofNoahChinaElectricPowerUniversityJu1．，2013doi：10．3969／j．ISSN．1007—2691．2013．04．17磷酸丙酮预处理中木质素的产生机理研究康鹏，覃昊，郑宗明，杨勇平，董长青(华北电力大学可再生能源学院，北京102206)摘要：基于分子动力学模拟和密度泛函计算，针对愈创木基甘油一13-O．松柏醇醚(CAGG)，研究木质素在磷酸、丙酮中的沉降、溶解变化过程，揭示磷酸一丙酮法预处理中木质素溶解分离的内在机理。结构和特性

2、分析表明，CAGG的2p电子在费米能级(OeV)及其左边发生离域，具有较强的化学活性。对比CAGG在磷酸和丙酮中的总能量、溶解能、空穴表面积、空穴体积及木质素片段体积，发现丙酮溶液中木质素的内部作用力较为松散，形成的空穴表面积(634．21cm／too1)比其在磷酸q-大，且它在磷酸中的溶解能是在丙酮中的1．58倍，因此木质素在磷酸中较难溶解。低温时CAGG的B一0_4键不易断裂，在磷酸、丙酮中均可保持完整。木质素在磷酸、丙酮中的溶解性差异和稳定性是预处理中实现木质素分离的前提备件。关键词：预处理；磷酸一丙酮；木质素；密度泛函理论；分子动力学中图分类号

3、：TQ35文献标识码：A文章编号：1007—2691(2013)04—0096—06Researchonmechanismofligninproductioninphosphoricacid—acetonepretreatmentKANGPeng，QINWu，ZHENGZong-ruing，YANGYong—ping，DONGChang-qing(SchoolofRenewableEnergyEngineering，NoahChinaElectricPowerUniversity，Beijing102206，China)Abstract：Basedon

4、moleculardynamicssimulationanddensityfunctionaltheorycalculations，coniferylalcoholguaia—cylglycerol(CAGG)isconsideredasmodeltoresearchlignindissolutionandprecipitationinacetoneandphosphoricacid．Itcouldhelpexplaininnermechanismofligninseparatinginphosphoricacid—acetonepretreatmen

5、t．ItisshowedthatCAGG2PelectronicsdelocalizeinFermilevel(E=0eV)andtheleftofFermilevel，suggestingastrongchemi—calactivity．EtEdi。lt。、S；t、VandV。l⋯lofCAGGinphosphoricacidandacetoneareanalyzedandCOB—。tl、o。tpared．ItisfoundthattheinternalforceofCAGGpilesaremorelooseinacetone，SOSⅢI【v(634

6、．21am／mo1)inae—etoneisbiggerthanthatinphosphoricacid．Ed。。lli。ofCAGGinphosphoricacidis1．58timesofthatinacetone，SOlignindissolvesmoreeasilyinacetone．3-0-4bondcleavageinCAGGisveryhard，moleculestructurecouldkeepsta—bleandintactinthesetwosolvents．Chemicalstabilityanddiferentsolubilit

7、yoflignininthetwosolventsenablefeed—stockpretreatmentandligninseparatingsimultaneously．Keywords：moleculardynamicssimulation；densityfunctionaltheory；phosphoricacid·acetone；pretreatment；lignin收稿日期：2012—12—12．0引言基金项目：国家自然科学基金(51106051，51206044，51276062)；国家科技支撑计划(20l2BAA09B0l，2012BA

8、D30BOI)；北京市自然科学基金目前以化石燃料为主的能源结构使得化石能(3101001)；国