木醋液制备及形成机理研究进展

生物质能具有来源广泛、绿色无污染、可再生和低廉易得等优点,开发高附加值产品对生物质资源多元化利用和解决能源危机具有重要的战略意义.木醋液是生物质热解制炭工艺中的高价值酸性副产物,已被广泛应用于农业、林业、畜牧业、工业和医药业等多个领域,均显现出正面的促进作用.本文综述了木醋液制备工艺、理化性质、分离方法及形成机理的研究进展,从生物质组分(半纤维素、纤维素和木质素)热解的角度阐述了木醋液中主要有机化合物的形成机理.木醋液颜色呈浅黄色或红褐色,密度为1.00～1.13g/cm3,pH为2.27～3.32,有机酸含量为2.07％～13.82％,热解温度170～350°C下制得的木醋液的物理及化学性质满足日本农用木醋液标准.文章指出木醋液富含酸类、酚类、酮类、呋喃类、醛类、醇类、酯类和醚类有机物,酸类化合物(主要是乙酸)和酚类化合物(主要是愈创木酚)使木醋液具备优良的抗微生物活性和抗氧化活性,并且酚类化合物使其具有烟熏气味的独特性质.联合不同单一分离法精制木醋液的效果最佳,可适用于不同领域的多种用途.在生物质热解过程中,游离水、吸附水和结合水随着温度升高依次析出,半纤维素、纤维素和木质素再分解成挥发性有机物质与水,共同冷凝后形成木醋液.但是,传统热解工艺制备得到木醋液的产率低及温度对成分含量的影响显著是限制木醋液发展的主要瓶颈.水热法是一种新兴的木醋液制备技术,其产率高,焦油成分少,包含的有机化合物种类更多.此外,从生物油中直接萃取也可快速制备含有相同有机组分的木醋液.因此,本文提出未来研究应着重于开发和研究高效且便捷的木醋液制备技术、分离技术及其机理,同时结合先进的催化技术与膜分离技术,以便利于制备高品质木醋液和直接地应用于不同领域,早日实现木醋液的规模化应用.