催化剂对竹颗粒主要成分的影响

表12.1反映了催化剂对竹颗粒主要成分的影响。对氢氧化钠催化剂来说,在160℃水热处理条件下,随着催化剂浓度的增加,竹颗粒半纤维素和木质素含量呈现先减小后增大的趋势。当氢氧化钠浓度由0.5%增加到1%时,纤维素含量变化不大;当氢氧化钠浓度增加到2%时,竹颗粒纤维素含量明显增加。

由于氢氧化钠溶液促进了半纤维素和木质素的溶解,因而采用氢氧化钠催化水热处理后的竹颗粒的半纤维素和木质素含量低于无催化处理结果。氢氧化钠的催化作用促进了纤维素等物质的降解,因而蛋白质、糖类等物质的含量高于无催化处理结果。

采用硅酸钠作为催化剂时,在160℃水热处理条件下,随着催化剂浓度的增加,竹颗粒半纤维素含量呈现先增加后减小的趋势,木质素含量基本稳定,纤维素含量先减小后增加,蛋白质、糖类等物质的含量逐渐增加。硅酸钠是一种具有强碱性的盐类,其碱性与氢氧化钠相当,但对半纤维素等物质的溶解效果较差,因此采用2%浓度的硅酸钠催化水热处理竹颗粒后,其半纤维素含量相对0.5%浓度硅酸钠处理结果略有降低。由于硅酸钠溶液对木质素的作用效果不明显,因此木质素含量变化不大。硅酸钠催化水热处理促进了纤维素等物质的降解,因而蛋白质、糖类等物质的含量提高。

采用碳酸钠和碳酸钾作为催化剂时,在160℃水热处理条件下,随着催化剂浓度的增加,竹颗粒半纤维素含量呈现逐渐减小的趋势,木质素含量变化不大。当碳酸钠和碳酸钾浓度由0.5%增加到1%时,竹颗粒的纤维素含量变化不大;当碳酸钠和碳酸钾浓度增加到2%时,纤维素含量略有降低。当碳酸钠和碳酸钾浓度由0.5%增加到1%时,竹颗粒的蛋白质、糖类等物质的含量变化不大;当碳酸钠和碳酸钾浓度增加到2%时,竹颗粒的蛋白质、糖类等物质的含量略有提高。因为碳酸钠和碳酸钾催化剂无法促进竹颗粒的木质素溶解,所以木质素含量基本稳定。由于碳酸钾的碱性略强于碳酸钠,因而水热条件下作为催化剂对半纤维素、木质素的去除效果略强于碳酸钠。(www.zuozong.com)

硫酸的存在,使得水热处理下竹颗粒的半纤维素、纤维素、木质素发生降解,因而,竹颗粒半纤维素和木质素含量降低明显。相对而言,120℃催化水热处理条件下0.5%的H2SO4对纤维素的降解作用弱于对半纤维素和木质素等物质的降解作用。

总的来说,160℃、0.5%的Na2SiO3催化水热处理的竹颗粒的蛋白质、糖类等物质的含量最低,为11.55%;160℃、1%的NaOH催化水热处理的竹颗粒的蛋白质、糖类等物质的含量最高,为37.63%。120℃、0.5%H2SO4催化水热处理的竹颗粒的半纤维素含量最低,为7.58%;160℃、1%Na2SiO3催化水热处理竹颗粒的半纤维素含量最低,为23.74%。160℃、1%NaOH催化水热处理竹颗粒的木质素含量略低,为11.31%,其他条件处理下催化剂浓度对竹颗粒木质素含量的影响不大,不同种类催化剂处理的竹颗粒的半纤维素含量也只是略有差别。120℃、0.5%H2SO4催化水热处理的竹颗粒的纤维素含量最高,其次为160℃、0.5%Na2SiO3催化处理结果;160℃、1%NaOH催化处理的竹颗粒的纤维素含量最低。无论是催化剂浓度还是种类,对竹颗粒灰分含量的影响都不大,测试结果中灰分含量不同是由竹颗粒总体质量变化导致的。

表12.1 催化剂处理后竹颗粒的主要成分