高效利用稻壳联产木糖、 多孔炭和二氧化硅

doi:10.7503/cjcu20150253

高等学校化学学报 ›› 2015, Vol. 36 ›› Issue (8): 1461.doi: 10.7503/cjcu20150253

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高效利用稻壳联产木糖、多孔炭和二氧化硅

李赢¹, 石刚²(), 张梁¹, 李由然¹, 石贵阳¹, 倪才华²

1. 江南大学粮食发酵工艺与技术国家工程实验室, 2. 化学与材料工程学院, 无锡 214122

收稿日期:2015-03-31 出版日期:2015-08-10 发布日期:2015-07-17
作者简介:联系人简介: 石刚, 男, 博士, 副教授, 主要从事光电材料和生物质功能材料的制备及性能研究. E-mail:gangshi@jiangnan.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(批准号: 21401079)和江苏省自然科学基金(批准号: BK20140158)资助

Consecutive Synthesis of Xylose, Porous Carbon and Silica by High-efficient Utilization of Rice Husk^†

LI Ying¹, SHI Gang^2,^*(), ZHANG Liang¹, LI Youran¹, SHI Guiyang¹, NI Caihua²

1. National Engineering Laboratory for Cereal Fermentation Technology, 2. School of Chemical and Material Egineering, Jiangnan University, Wuxi 214122, China

Received:2015-03-31 Online:2015-08-10 Published:2015-07-17
Contact: SHI Gang E-mail:gangshi@jiangnan.edu.cn
Supported by:
† Supported by the National Natural Science Foundation of China(No.201401079) and the Jiangsu Provincial Science Foundation for Youths, China(No.BK20140158)

摘要/Abstract

摘要：

用稀酸水解半纤维素制得木糖母液, 并通过正交实验得到最佳水解条件, 即在130 ℃、稀酸质量分数2%、反应6 h的条件下, 水解率可达到96.8%(以稻壳中的半纤维素为基准), 去除杂质精制后木糖产率为62.8%. 水解后的稻壳残渣用来制备稻壳基多孔炭和二氧化硅, 其中多孔炭孔隙发达、孔径均一, 可用来对木糖母液进行脱色处理, 在脱色过程中对木糖的吸附损失小, 达到精制木糖的目的. 同时, 在制备稻壳基多孔炭的过程中可同步制取高纯度二氧化硅.

关键词: 稻壳, 木糖, 多孔炭, 二氧化硅, 吸附

Abstract:

Batch hydrolysis of hemicellulose in rice husk was conducted under various operating conditions, and orthogonal test design was adopted to achieve the highest xylose yield. The optimum hydrolysis temperature, sulfuric acid concentration(mass fraction), and hydrolysis time were determined to be 130 ℃, 2% and 6 h, respectively. Hydrolysis rate of 96.81% was attained under the optimum conditions(the content of hemicellulose in rice husk was used as benchmark). Xylose yield of 62.8% was reached after the impurities were removed from the xylose solution. Porous carbon with well-developed uniform pore structure was prepared by the residue of hydrolyzed rice husk. It had high adsorption capability for pigment in xylose solution, but low adsorption capability of xylose, making it a good adsorbent to purify xylose. Silica of high purity was also obtained during the preparation of porous carbon.

Key words: Rice husk, Xylose, Porous carbon, Silica, Adsorption

中图分类号:

O613.7

TrendMD:

李赢, 石刚, 张梁, 李由然, 石贵阳, 倪才华. 高效利用稻壳联产木糖、多孔炭和二氧化硅. 高等学校化学学报, 2015, 36(8): 1461.

LI Ying, SHI Gang, ZHANG Liang, LI Youran, SHI Guiyang, NI Caihua. Consecutive Synthesis of Xylose, Porous Carbon and Silica by High-efficient Utilization of Rice Husk^†. Chem. J. Chinese Universities, 2015, 36(8): 1461.

图/表 6

参考文献 19

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No.	Hydrolysis temperature/℃	H₂SO₄ concentration(mass fraction, %)	Hydrolysis time/h	Yield(%)
1	100	1.5	6	30.00
2	110	2.5	2	11.75
3	120	2.5	6	83.00
4	130	1.5	2	37.72
5	100	2.0	2	5.80
6	110	1.0	6	33.22
7	120	1.0	2	32.88
8	130	2.0	6	96.81
9	100	1.0	8	30.17
10	110	2.0	4	42.46
11	120	2.0	8	79.21
12	130	1.0	4	76.64
13	100	2.5	4	38.35
14	110	1.5	8	40.66
15	120	1.5	4	49.81
16	130	2.5	8	91.97
K₁	26.65	43.70	22.05
K₂	32.68	40.32	51.83
K₃	60.88	56.63	60.76
K₄	76.60	56.20	60.50
R	49.95	16.31	38.71

No.	Hydrolysis temperature/℃	H₂SO₄ concentration(mass fraction, %)	Hydrolysis time/h	Yield(%)
1	100	1.5	6	30.00
2	110	2.5	2	11.75
3	120	2.5	6	83.00
4	130	1.5	2	37.72
5	100	2.0	2	5.80
6	110	1.0	6	33.22
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8	130	2.0	6	96.81
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10	110	2.0	4	42.46
11	120	2.0	8	79.21
12	130	1.0	4	76.64
13	100	2.5	4	38.35
14	110	1.5	8	40.66
15	120	1.5	4	49.81
16	130	2.5	8	91.97
K₁	26.65	43.70	22.05
K₂	32.68	40.32	51.83
K₃	60.88	56.63	60.76
K₄	76.60	56.20	60.50
R	49.95	16.31	38.71

Porous carbon	m(KOH)∶m(Carbide)	Temperature/℃	Specific surface area/(m²·g^-1)	Pore volume/(cm³·g^-1)
C1	2∶1	800	1780	0.68
C2	3∶1	800	2910	1.10
C3	4∶1	800	2100	0.73
C4	3∶1	700	1610	0.62
C5	3∶1	850	2880	1.13
C6	3∶1	750	2120	0.78

Porous carbon	m(KOH)∶m(Carbide)	Temperature/℃	Specific surface area/(m²·g^-1)	Pore volume/(cm³·g^-1)
C1	2∶1	800	1780	0.68
C2	3∶1	800	2910	1.10
C3	4∶1	800	2100	0.73
C4	3∶1	700	1610	0.62
C5	3∶1	850	2880	1.13
C6	3∶1	750	2120	0.78

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