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第1章 生物质和生物炼制导论 1

1.1 简介 1

1.2 生物炼制技术和生物炼制系统 3

1.2.1 背景 3

1.2.2 LCF的生物炼制 3

1.2.3 全作物生物炼制 5

1.2.4 绿色生物炼制 7

1.2.5 双平台生物炼制概念 9

1.3 平台化合物 10

1.3.1 背景 10

1.3.2 生物技术在生产平台化合物中担当的角色 11

1.3.3 绿色生物质分离和能源方面 12

1.3.4 绿色生物炼制的质量和能量流动 14

1.3.5 绿色作物分离过程的评估 16

1.4 绿色生物炼制：经济和生态层面 17

1.5 展望：以GJ为原料生产L-赖氨酸-L-乳酸 18

1.6 小结 19

参考文献 19

第2章 绿色化学的最新进展 25

2.1 简介 25

2.2 绿色化学 25

2.2.1 绿色化学的十二项原则 25

2.3 绿色化学的十二项原则案例 26

2.3.1 预防 26

2.3.2 原子经济性 29

2.3.3 低毒害的化学合成 31

2.3.4 设计较安全的化合物 35

2.3.5 使用较安全的溶剂与助剂 36

2.3.6 有节能效益的设计 38

2.3.7 使用可再生资源作为原料 39

2.3.8 减少运用衍生物 40

2.3.9 催化 42

2.3.10 可降解设计 46

2.3.11 及时分析以防止污染 48

2.3.12 采用本身安全且能够防止意外发生的化学方法 49

2.4 小结 51

2.5 展望 52

2.5.1 由可再生的5-氯甲基糠醛合成雷尼替丁 52

2.5.2 一锅法有机催化 53

缩略语 58

致谢 59

参考文献 59

第3章 基于IL的生物炼制 66

3.1 简介 66

3.2 IL及其绿色所通向的可持续的生物炼制 66

3.3 用于生物质加工和转化的IL 68

3.3.1 IL溶解生物聚合物的机制 68

3.3.2 基于IL的生物炼制的概念 69

3.3.3 IL中的木材化学 69

3.3.4 源于IL中生物质的可持续材料 71

3.3.5 源于IL中生物质的增值化学品 73

3.3.6 通过IL生产生物柴油 89

3.4 用于生物炼制的IL的毒性和生态毒性 93

3.4.1 概述 93

3.4.2 毒性研究 94

3.4.3 用于生物炼制的IL的毒性 104

3.4.4 用于生物炼制的IL的生物降解性 105

3.4.5 关于IL的毒性和生物降解性的结论 106

3.5 小结与展望 107

3.6 相关的IL：全称和缩略语 108

致谢 110

参考文献 110

第4章 基于水的生物炼制 119

4.1 简介 119

4.2 基于水的生物炼制的基本原理 119

4.2.1 在SCW中处理生物质的能源效率 120

4.2.2 水在SCW状态下独特的可调谐属性 121

4.2.3 适用于生物质提炼、预处理、分离和转化的介质 121

4.3 利用水预处理LC以生产生物燃料／生物化学品／生物材料 122

4.4 利用水提炼增值化学品 126

4.4.1 热水提取硬木 127

4.4.2 热水提取中溶解的非碳水化合物来源的材料 127

4.4.3 不溶组分 127

4.4.4 可溶组分 129

4.4.5 热水提取中溶解的非碳水化合物来源材料的潜在应用 130

4.4.6 胶粘剂 130

4.4.7 木质素基聚合物共混物 130

4.4.8 生产氧化芳香族化合物 131

4.4.9 可溶组分的分离和潜在用途 131

4.5 生物质在水中的热解和气化 132

4.5.1 生物质在水中的热解 132

4.5.2 生物质在水中的气化 135

4.6 生物质在SCW中的化学转化 139

4.6.1 半纤维素和纤维素 140

4.6.2 单糖 142

4.6.3 木质素 144

4.6.4 甘油三酯和脂肪酸 148

4.6.5 甘油 149

4.6.6 蛋白质和氨基酸 150

4.7 机遇、挑战与展望 151

参考文献 152

第5章 用于生物炼制的良性介质——超临界CO2 160

5.1 简介 160

5.2 CO2的性质 160

5.3 生物炼制中CO2的使用 163

5.4 利用CO2的提取 166

5.5 脂类的提取 167

5.6 从LCF中提取二次代谢产物 168

5.6.1 角质层蜡的潜在应用 172

5.6.2 利用scCO2提取的经济考虑 173

5.6.3 生物质致密化 175

5.7 scCO2中的反应 175

5.8 小结与展望 177

参考文献 177

第6章 纤维素在NaOH／尿素水溶液中的溶解和应用 182

6.1 简介 182

6.2 低温下纤维素在NaOH／尿素水溶液中的溶解和机理 183

6.3 溶液性质 190

6.4 新型溶剂系统中制备的新型纤维素材料 191

6.4.1 新型纤维素纤维 192

6.4.2 新型纤维素膜 196

6.4.3 新型纤维素凝胶 201

6.4.4 用于合成纤维素衍生物的新介质 205

6.5 小结与展望 209

致谢 210

参考文献 210

第7章 由LC生产化学品、燃料和材料的有机溶剂生物炼制平台 215

7.1 简介 215

7.2 有机溶剂乙醇法 216

7.3 有机溶剂乙醇法中的化学 216

7.3.1 木质素的反应 216

7.3.2 纤维素和半纤维素的反应 218

7.4 有机溶剂乙醇法作为生物炼制平台 219

7.4.1 有机溶剂乙醇法生物炼制平台 219

7.4.2 有机溶剂乙醇法预处理的质量平衡 221

7.5 有机溶剂乙醇法底物的酶解 223

7.6 有机溶剂乙醇法木质素的特性和应用 224

7.6.1 有机溶剂乙醇法木质素的特性 224

7.6.2 基于有机溶剂乙醇法木质素的聚合物材料 226

7.7 来自有机溶剂型木质素的碳纤维 226

7.8 有机溶剂型木质素的抗氧化能力 227

7.9 有机溶剂乙醇法中可回收的化学品 229

7.10 小结 230

参考文献 231

第8章 生物质热解油及其产品升级 234

8.1 简介 234

8.2 生物油的制备 234

8.3 生物油 237

8.3.1 组成和物理化学性质 237

8.3.2 生物油的组成 238

8.4 生物油的升级 239

8.4.1 氢化 239

8.4.2 催化裂化 241

8.4.3 蒸汽重整 241

8.4.4 乳化 242

8.4.5 转化成稳定的含氧化合物 243

8.4.6 从生物油中提取的化学品 245

8.4.7 其他生物油升级方法 246

8.5 小结 247

参考文献 248

第9章 用于LC生物炼制的微波技术 250

9.1 简介 250

9.2 微波加热的原理和特性 250

9.3 微波吸收功率和穿透深度 251

9.4 用于木质生物质预处理的微波辐射系统 252

9.4.1 LC生物炼制的微波辅助反应 253

9.4.2 利用钼酸铵和过氧化氢的酶解糖化LC的微波辅助反应 254

9.4.3 顽拗型软木的微波辅助甘油解反应 254

9.5 小结与未来展望 257

参考文献 257

第10章 利用微生物的生物炼制 259

10.1 关于生物转化的简介 259

10.2 微生物转化的绿色环保性 259

10.3 生物质向生物燃料的生物转化 260

10.3.1 生物质作为原料 260

10.3.2 生物乙醇 263

10.3.3 生物丁醇 265

10.3.4 生物柴油及相关产品 265

10.4 生物质向大宗化学品的生物转化 267

10.5 机遇与挑战 269

10.6 展望 271

参考文献 272

第11章 用于生物质转化的非均相催化剂 276

11.1 关于非均相催化的绿色环保性的简介 276

11.2 设计和选择非均相催化剂 276

11.2.1 固体酸和固体碱催化剂 277

11.2.2 负载型金属催化剂 281

11.3 关于新的非均相催化系统最新进展的简介 283

11.3.1 利用非均相催化剂由生物质生产5-羟甲基糠醛 283

11.3.2 利用非均相催化剂将纤维素转化为多元醇 288

11.3.3 利用非均相催化剂生产生物柴油 293

11.4 机遇与挑战 298

11.5 展望 299

参考文献 300

第12章 甘油的催化转化 306

12.1 简介 306

12.2 甘油催化氢解制备二元醇 308

12.2.1 生产1,2-丙二醇 309

12.2.2 生产1,3-丙二醇 312

12.2.3 乙二醇的选择性形成 314

12.3 甘油催化氧化制备有价值的化学品 314

12.3.1 伯羟基氧化生产甘油酸 315

12.3.2 仲羟基氧化生产二羟基丙酮 316

12.4 甘油脱水制备有价值的中间体 316

12.4.1 丙酮醇的生产 317

12.4.2 丙烯醛的生产 317

12.4.3 甘油氧化脱水生产丙烯酸和丙烯醛 319

12.5 甘油生产燃料和燃料添加剂 320

12.5.1 甘油通过醚化反应生产燃料添加剂 321

12.5.2 甘油重整生产氢气或合成气 322

12.6 关于甘油的其他最新应用 322

12.7 展望 324

致谢 324

参考文献 324

第13章 用于提高液体生物燃料生产的超声技术 328

13.1 简介 328

13.2 超声学 328

13.2.1 功率 329

13.3 近场和远场 331

13.3.1 频率 332

13.3.2 超声的形成 332

13.3.3 液体中的作用 334

13.4 生物燃料原料和加工 339

13.4.1 化学路径综述 340

13.4.2 目前这一代、下一代和先进燃料 340

13.5 超声学和生物燃料 341

13.5.1 预处理 341

13.5.2 发酵 346

13.5.3 酯交换反应 347

13.5.4 油的提取 349

13.5.5 消泡 349

13.5.6 分离 349

13.5.7 乳液 349

13.5.8 能量平衡 349

13.5.9 成本分析 350

13.6 工业系统 350

13.7 小结 352

参考文献 353

第14章 用于生物炼制中产品分离的先进膜技术 356

14.1 简介 356

14.2 膜分离技术 358

14.3 关于生物质转化过程中的生物制品分离的最新进展综述 361

14.3.1 微滤过程 361

14.3.2 超滤过程 361

14.3.3 微滤和超滤的膜污染 361

14.3.4 用于渗透汽化回收醇的膜材料 364

14.4 小结与展望 372

参考文献 373

第15章 对于生物炼制的生态毒性和环境影响的评估 379

15.1 简介 379

15.2 背景 382

15.2.1 生物燃料的生态毒理学概述 382

15.2.2 生物质预处理 383

15.2.3 稀酸预处理样品的生态毒理学调查 387

15.3 结果与讨论 394

15.3.1 细胞毒性 394

15.3.2 二恶英类活性 395

15.3.3 致突变性 396

15.3.4 鱼类胚胎毒性 398

15.3.5 内分泌活性 399

15.3.6 对于可持续生产和使用生物燃料的启示 403

15.4 小结 403

致谢 404

参考文献 404