本發(fā)明涉及一種將生物質(zhì)材料一步轉(zhuǎn)化為可溶性物質(zhì)的方法，同時涉及一種，將生物質(zhì)材料一步轉(zhuǎn)化為可溶性物質(zhì)的容器，還涉及將生物質(zhì)材料轉(zhuǎn)化的可溶性物質(zhì)的用途。

背景技術(shù)：

生物質(zhì)材料是地球上最豐富，最廉價的可再生資源。利用資源豐富的生物質(zhì)原料，如農(nóng)業(yè)廢棄物(麥秸，甘蔗渣，玉米秸稈)、林業(yè)廢棄物(木屑，枝丫材等)以及海洋藻類(綠藻，褐藻，紅藻)等，生產(chǎn)燃料乙醇和化學(xué)品已經(jīng)成為了國內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。利用生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為化學(xué)品可以滿足人類社會日益增長的能源需求，降低對日益匱乏的化石燃料的依賴，同時可以達(dá)到降低污染、保護(hù)環(huán)境的目的。但是由于天然生物質(zhì)材料具有致密的結(jié)構(gòu)，組成成分多樣性和化學(xué)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性等特點(diǎn)，使得天然生物質(zhì)材料對酶水解具有抗性。實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)材料到高附加值產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化過程較復(fù)雜，往往需要預(yù)處理過程破壞生物質(zhì)抗降解屏障，需要酶解糖化過程產(chǎn)生糖類物質(zhì)，需要生物體利用糖類物質(zhì)生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品。整個流程用時往往需要至少一周時間以上，成本過高，不適用于工業(yè)化應(yīng)用。所以亟待發(fā)現(xiàn)一種快速將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為高附加值產(chǎn)品的方法。

木質(zhì)素是由苯丙烷結(jié)構(gòu)單元通過碳-碳鍵和醚鍵鏈接而成的具有三維空間結(jié)構(gòu)的高分子聚合物，其含量非常豐富，在植物組織中具有增強(qiáng)細(xì)胞壁及黏合纖維的作用，其含量可占木材的50％,在植物細(xì)胞壁中僅次于纖維素。在自然界中，木質(zhì)素的儲量僅次于纖維素，而且每年都以500億t的速度再生。制漿造紙工業(yè)每年要從植物中分離出大約1.4億t纖維素，同時得到5000萬t左右的木質(zhì)素副產(chǎn)品。但迄今為止，超過95％的木質(zhì)素仍以“黑液”形式直接排入江河或濃縮后燒掉，很少得到有效利用。隨著資源危機(jī)和人類對環(huán)境保護(hù)意識的日益增強(qiáng)，如何有效地綜合利用木質(zhì)素這一天然可再生的廢棄資源已被許多國家提到戰(zhàn)略高度考慮。研究開發(fā)木質(zhì)素及木質(zhì)素類化合物成為有用工業(yè)產(chǎn)品，如：橡膠的偶聯(lián)劑、補(bǔ)強(qiáng)劑，染料的分散劑，鉆井泥漿的降粘劑，工業(yè)廢氣的脫硫劑等等，但是木質(zhì)素轉(zhuǎn)化流程相對復(fù)雜，成本較高。亟待有一種條件溫和、環(huán)境友好、能源節(jié)約木質(zhì)素高效轉(zhuǎn)化方法的出現(xiàn)，從而可以實(shí)現(xiàn)木質(zhì)素低成本、高效利用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個目的是解決至少上述問題和/或缺陷，并提供至少后面將說明的優(yōu)點(diǎn)。

在自然界中，以木材為食的白蟻和白腐菌體內(nèi)都存在巧妙快速利用生物質(zhì)的方法，本發(fā)明的申請人的研究工作發(fā)現(xiàn)生物體之所以可以快速利用生物質(zhì)是由于其體內(nèi)產(chǎn)生自由基，利用自由基氧化破壞生物質(zhì)的結(jié)晶區(qū)，同時改性木質(zhì)素，大大降低了生物質(zhì)的抗降解屏障，有利用體內(nèi)酶解過程?；诖税l(fā)現(xiàn)，所以有本發(fā)明的產(chǎn)生。

本發(fā)明還有一個目的是提供一種利用自由基將生物質(zhì)材料一步轉(zhuǎn)化為可溶性物質(zhì)的方法，本發(fā)明反應(yīng)條件溫和，不用額外添加酶蛋白和酸堿試劑，在中性pH通電條件下，實(shí)現(xiàn)了生物質(zhì)-有機(jī)酸的高效率轉(zhuǎn)化。

本發(fā)明再有一個目的是提供一種將生物質(zhì)材料一步轉(zhuǎn)化為可溶性物質(zhì)的容器。

本發(fā)明又有一個目的是提供生物質(zhì)材料轉(zhuǎn)化的可溶性物質(zhì)的用途。

為此，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：

一種將生物質(zhì)材料一步轉(zhuǎn)化為可溶性物質(zhì)的方法，包括：

利用復(fù)極性三維電極系統(tǒng)在恒定電流條件下將生物質(zhì)材料電解一定時間，使其一步轉(zhuǎn)化為可溶性物質(zhì)，其中，所述復(fù)極性三維電極系統(tǒng)包括陽極、陰極、粒子電極和電解液，在電解過程中，所述粒子電極和所述生物質(zhì)材料懸浮在所述電解液中。

優(yōu)選的是，所述的將生物質(zhì)材料一步轉(zhuǎn)化為可溶性物質(zhì)的方法中，所述恒定電流為0.1～0.9A。

更優(yōu)選的是，所述的將生物質(zhì)材料一步轉(zhuǎn)化為可溶性物質(zhì)的方法中，其特征在于，所述恒定電流為0.3～0.7A。

優(yōu)選的是，所述的將生物質(zhì)材料一步轉(zhuǎn)化為可溶性物質(zhì)的方法中，利用復(fù)極性三維電極系統(tǒng)在恒定電流條件下電解10～190min，以將生物質(zhì)材料一步轉(zhuǎn)化為有機(jī)酸。

優(yōu)選的是，所述的將生物質(zhì)材料一步轉(zhuǎn)化為可溶性物質(zhì)的方法中，所述電解液中含有質(zhì)量體積濃度為20mM～2M的NaCl或KCl。

優(yōu)選的是，所述的將生物質(zhì)材料一步轉(zhuǎn)化為可溶性物質(zhì)的方法中，所述粒子電極采用活性炭微顆粒，所述活性炭微顆粒與所述電解液的質(zhì)量體積比為1％～9％。

優(yōu)選的是，所述的將生物質(zhì)材料一步轉(zhuǎn)化為可溶性物質(zhì)的方法中，所述活性炭微顆粒的直徑為3～5mm。

優(yōu)選的是，所述的將生物質(zhì)材料一步轉(zhuǎn)化為可溶性物質(zhì)的方法中，所述生物質(zhì)材料為木質(zhì)素或玉米秸稈。

優(yōu)選的是，所述的將生物質(zhì)材料一步轉(zhuǎn)化為可溶性物質(zhì)的方法中，所述生物質(zhì)材料與所述電解液的質(zhì)量體積比為2％～20％。

優(yōu)選的是，所述的將生物質(zhì)材料一步轉(zhuǎn)化為可溶性物質(zhì)的方法中，所述陽極和所述陰極均采用石墨電極板。

一種將生物質(zhì)材料一步轉(zhuǎn)化為可溶性物質(zhì)的容器，包括：

一罐體，其內(nèi)容納有電解液，所述罐體的側(cè)壁上設(shè)置有一開口，所述開口處設(shè)置有透過膜，且所述開口處還連通有一排出管；

一對電極板，所述一對電極板的至少一部分浸泡在所述電解液中，所述一對電極板之間間隔一段距離，且所述一對電極板與電源的正負(fù)極分別各自連接以在通電狀態(tài)下分別形成陽極和陰極；以及，

粒子電極，其呈顆粒狀，且懸浮在所述電解液中。

優(yōu)選的是，所述的將生物質(zhì)材料一步轉(zhuǎn)化為可溶性物質(zhì)的容器中，所述一對電極板的上部與所述罐體的上部齊平。

優(yōu)選的是，所述的將生物質(zhì)材料一步轉(zhuǎn)化為可溶性物質(zhì)的容器中，所述電解液中含有質(zhì)量體積濃度為20mM～2M的NaCl或KCl。

優(yōu)選的是，所述的將生物質(zhì)材料一步轉(zhuǎn)化為可溶性物質(zhì)的容器中，所述粒子電極采用活性炭微顆粒，所述與所述電解液的質(zhì)量體積比為1％～6％。

優(yōu)選的是，所述的將生物質(zhì)材料一步轉(zhuǎn)化為可溶性物質(zhì)的容器中，所述一對電極板均采用石墨電極板。

優(yōu)選的是，所述的將生物質(zhì)材料一步轉(zhuǎn)化為可溶性物質(zhì)的容器，還包括：空氣分布器， 所述空氣分布器設(shè)置在所述罐體的底部，并與一進(jìn)氣管連通，以通入空氣使所述粒子電極懸浮在所述電解液中。

任一項(xiàng)方法所制得的可溶性物質(zhì)的用途。

本發(fā)明至少包括以下有益效果：

本發(fā)明反應(yīng)條件溫和，不用額外添加酶蛋白和酸堿試劑，在中性pH通電條件下，實(shí)現(xiàn)了生物質(zhì)-有機(jī)酸的高效率轉(zhuǎn)化。本發(fā)明也實(shí)現(xiàn)了木質(zhì)素到可溶性有機(jī)酸的一步轉(zhuǎn)化，無需添加其他化學(xué)試劑，無需高溫處理。

本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征將部分通過下面的說明體現(xiàn)，部分還將通過對本發(fā)明的研究和實(shí)踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。

附圖說明

圖1為本發(fā)明其中一個實(shí)施例中將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為有機(jī)酸的氣相檢測圖。

圖2為本發(fā)明其中一個實(shí)施例中將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為有機(jī)酸的氣相檢測圖。

圖3為本發(fā)明其中一個實(shí)施例中將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為有機(jī)酸的氣相檢測圖。

圖4為本發(fā)明其中一個實(shí)施例中將生物質(zhì)材料一步轉(zhuǎn)化為可溶性物質(zhì)的容器的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實(shí)施。

應(yīng)當(dāng)理解，本文所使用的諸如“具有”、“包含”以及“包括”術(shù)語并不配出一個或多個其它元件或其組合的存在或添加。

本發(fā)明提供一種將生物質(zhì)材料一步轉(zhuǎn)化為可溶性物質(zhì)的方法，包括：

利用復(fù)極性三維電極系統(tǒng)在恒定電流條件下將生物質(zhì)材料電解一定時間，使其一步轉(zhuǎn)化為可溶性物質(zhì)，其中，所述復(fù)極性三維電極系統(tǒng)包括陽極、陰極、粒子電極和電解液，在電解過程中，所述粒子電極和所述生物質(zhì)材料懸浮在所述電解液中。

所謂復(fù)極性三維電極即在傳統(tǒng)二維電解槽電極間裝填粒狀物質(zhì)并使之表面帶電，成為新的一極即第三極，此時該粒狀物質(zhì)稱為粒狀電極。通過在陽極板和陰極板施加電壓，以 靜電感應(yīng)使填充的粒子電極復(fù)極性，即粒子一端成為陽極并發(fā)生陽極反應(yīng)，另一端成為陰極而發(fā)生陰極反應(yīng)，體系中的粒子群形成一個立體的電極，粒子之間構(gòu)成無數(shù)個微電解池，電解產(chǎn)生的0₂在陰極上還原，產(chǎn)生H₂0，同時反應(yīng)體系催化生成能破壞被電解物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的羥基自由基。三維電極的面積、體積比增加，粒子間距小，物質(zhì)傳質(zhì)效果明顯改善

在本發(fā)明的其中一個實(shí)施例中，不同于其他以低阻抗活性炭顆粒作為擴(kuò)展陽極或擴(kuò)展陰極構(gòu)成單極性三維電極的實(shí)驗(yàn)，本發(fā)明采用活性炭微顆粒作為填充的粒子電極，在通入空氣的條件下，使活性炭顆粒相對分散地懸浮在溶液中，在電場作用下復(fù)極化，構(gòu)成復(fù)極性三維電極，該電極體系既可以利用陽極的直接氧化作用及陽極表面產(chǎn)生的·HO間接氧化，又可以利用陰極產(chǎn)生的H₂O₂，從而達(dá)到對電極充分有效的利用。

O₂+H^-+e^-----H₂O₂

O₂+H₂O+2e^-----HOO·^-+·OH^-

HOO·^-+H₂O+2e^----H₂O₂+·OH^-

作為優(yōu)選，所述活性炭微顆粒與所述電解液的質(zhì)量體積比為1％～9％，較優(yōu)選的是1％～6％，更優(yōu)選的是1％～5％，最優(yōu)選的是3％。

在本發(fā)明的其中一些實(shí)施例中，所述活性炭微顆粒的直徑為3～5mm。

在本發(fā)明的其中一些實(shí)施例中，作為優(yōu)選，所述恒定電流為0.1～0.9A，更優(yōu)選地是0.3～0.7A，最優(yōu)選為0.5A。

在本發(fā)明的其中一些實(shí)施例中，作為優(yōu)選，利用復(fù)極性三維電極系統(tǒng)在恒定電流條件下電解10～190min，將生物質(zhì)材料一步轉(zhuǎn)化為有機(jī)酸。

在本發(fā)明的其中一些實(shí)施例中，作為優(yōu)選，所述電解液中含有質(zhì)量體積濃度為20mM～2M的NaCl或KCl。NaCl或KCl的作用是導(dǎo)電劑，目的是為了在通電的情況下具有導(dǎo)電效果。

在本發(fā)明的其中一些實(shí)施例中，所述生物質(zhì)材料包括木質(zhì)素和玉米秸稈，作為優(yōu)選，所述生物質(zhì)材料的重量占所述電解液體積的2％～20％。木質(zhì)素包括纖維素-乙醇生產(chǎn)廠廢料木質(zhì)素及造紙廠廢料木質(zhì)素等來源的工業(yè)廢料等。

在本發(fā)明的其中一個實(shí)施例中，作為優(yōu)選，所述陽極板和所述陰極板均采用石墨電極板。

如圖4所示，本發(fā)明還提供一種將生物質(zhì)材料一步轉(zhuǎn)化為可溶性物質(zhì)的容器，包括：

一罐體1，其內(nèi)容納有電解液，所述罐體1的側(cè)壁上設(shè)置有一開口，所述開口處設(shè)置有透過膜，且所述開口處還連通有一排出管10將轉(zhuǎn)化后的可溶性物質(zhì)排出此罐體1外；

一對電極板2，3，所述一對電極板2，3的至少一部分浸泡在所述電解液中，所述一對電極板2，3之間間隔一段距離，且所述一對電極板2，3通過導(dǎo)線與電源的正負(fù)極分別各自連接以在通電狀態(tài)下分別形成陽極和陰極；以及，

粒子電極8，其呈顆粒狀，且懸浮在所述電解液中。

在本發(fā)明的其中一個實(shí)施例中，作為優(yōu)選，所述一對電極板2，3的上部與所述罐體1的上部齊平。

在本發(fā)明的其中一些實(shí)施例中，作為優(yōu)選，所述電解液中含有質(zhì)量體積濃度為20mM～2M的NaCl或KCl。

在本發(fā)明的其中一些實(shí)施例中，作為優(yōu)選，所述粒子電極8采用活性炭微顆粒，所述活性炭微顆粒8的重量為所述電解液體積的1％～6％。

在本發(fā)明的其中一個實(shí)施例中，作為優(yōu)選，所述一對電極板2，3均采用石墨電極板。

在本發(fā)明的其中一個實(shí)施例中，作為優(yōu)選，還包括：空氣分布器5，所述空氣分布器5設(shè)置在所述罐體1的底部，并與進(jìn)氣管6連通，以通入空氣使所述粒子電極8懸浮在所述電解液中。

或者，采用攪拌器使所述粒子電極懸浮在所述電解液中也可以。應(yīng)當(dāng)知道，使該粒子電極8和生物質(zhì)材料均勻懸浮在電解液的裝置和方式多種多樣，并不局限于此處列舉出的兩種方式。

采用本發(fā)明所述的容器進(jìn)行反應(yīng)后，如圖1所示，陰陽兩極通恒流電流進(jìn)行反應(yīng)，生物質(zhì)材料7和粒子電極8在通氣管通入空氣后，充分混合均勻。在通入恒流電流后，自由基迅速產(chǎn)生，自由基可以氧化生物質(zhì)材料產(chǎn)生有機(jī)酸、糖、和芳香族類化合物。當(dāng)反應(yīng)結(jié) 束后，打開9，通過選擇性的透過膜，有機(jī)酸類的物質(zhì)可以有效通過排出管10進(jìn)入收集桶11中。應(yīng)當(dāng)知道，此處選擇性的透過膜的孔的直徑或者材料有沒有限制，可選擇性透過有機(jī)酸類物質(zhì)即可。

任一項(xiàng)方法所制得的可溶性物質(zhì)的用途。其中，有機(jī)酸可以用于食品，化妝品，航煤中

實(shí)驗(yàn)方法：電解轉(zhuǎn)化方法

步驟一：配置一定濃度的NaCl溶液，添加NaCl的作用是導(dǎo)電劑，目的是為了在通電的情況下具有導(dǎo)電效果。

步驟二：將生物質(zhì)材料添加上述NaCl溶液中，添加量為2％-20％。

步驟三：添加一定濃度的活性炭微顆粒，作為粒子電極，可以反復(fù)使用。在通入空氣或者使用攪拌轉(zhuǎn)子的條件下，使活性炭微顆粒相對分散地懸浮在溶液中，在電場作用下復(fù)極化，構(gòu)成復(fù)極性三維電極。每個微顆粒在溶液中都構(gòu)成一個微電解池，一端發(fā)生陽極反應(yīng)，另一端發(fā)生陰極反應(yīng)。

步驟四：在混有生物質(zhì)材料的溶液中放入石墨電極板，分別作為陰陽兩極。

步驟五：利用直流電源恒控制電流電壓，給陰陽兩塊電極板通電。

步驟六：反應(yīng)一段時間后，取出溶液，離心取上清。加入一定量正己烷萃取有機(jī)酸，取上清，利用GC-MS檢測有機(jī)酸的種類和濃度。

GC-MS檢測有機(jī)酸的種類和濃度：

樣品處理：取反應(yīng)上清液5ml，加入5mL正己烷溶液，加塞充分搖勻10h，靜置分層，取上層有機(jī)相，用正己烷溶液重復(fù)洗3～5次，直至上層有機(jī)相無色，將有機(jī)相合并，充氮揮發(fā)除去溶劑即得脂肪酸，稱重計算。

油脂甲酯化：取油脂0.05g，置于10ml具塞試管中，加入0.5mol/L的KOH甲醇溶液1mL，60℃水浴中振蕩皂化15min，冷卻后加入14％BF3-甲醇溶液2ml，于60℃水浴中振蕩2min，放至室溫，加入正己烷1ml，振蕩，加入飽和NaCL溶液1ml，加入無水硫酸鈉，取上清液980μL，混合入20μL十九酸甲酯作為內(nèi)標(biāo)，過濾后加入氣相小瓶，準(zhǔn)備進(jìn)行氣相色譜分析。

氣相分析檢測；色譜柱規(guī)格：sp-2560，100m×0.25mm×0.20um；載氣：氮?dú)?；分流比?0/l；進(jìn)樣口溫度：250℃；柱箱溫度：180℃；進(jìn)樣量：1μl；初始柱溫180℃，以30℃/min 的速度升至240℃，維持18min。

實(shí)施例1

利用如上的方法，本發(fā)明采用如下條件進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，電流強(qiáng)度：0.3A；反應(yīng)不同時間；NaCl濃度為0.4mol；粒子電極濃度：2％；生物質(zhì)材料為：5％木質(zhì)素；反應(yīng)后取樣，利用乙酸乙酯和正己烷萃取。利用GC-MSMS分析產(chǎn)物的種類，氣質(zhì)聯(lián)用結(jié)果顯示產(chǎn)物中主要有兩種物質(zhì)，棕櫚酸甲酯和十八烷酸甲酯。由于氣質(zhì)聯(lián)用前需要對產(chǎn)物進(jìn)行甲酯化處理，所以實(shí)際產(chǎn)物應(yīng)該相應(yīng)地去除甲酯化部分，所以生物質(zhì)轉(zhuǎn)化的主要產(chǎn)物是棕櫚酸和十八烷酸。GC-MS分析每種產(chǎn)物的產(chǎn)量以及轉(zhuǎn)化率。氣相檢測圖結(jié)果如圖1所示，產(chǎn)物種類和轉(zhuǎn)化率如表1和表2所示。

表1 利用GC-MSMS鑒定產(chǎn)物的種類

表2 本實(shí)施例中兩種產(chǎn)物不同反應(yīng)時間的轉(zhuǎn)化率

實(shí)施例2

利用如上的方法，本發(fā)明采用如下條件進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，電流強(qiáng)度：0.3A；NaCl濃度為0.2mol；粒子電極濃度：2％；生物質(zhì)材料為：5％木質(zhì)素；反應(yīng)不同時間后取樣，利用乙酸乙酯和正己烷萃取。GC-MS分析每種產(chǎn)物的產(chǎn)量以及轉(zhuǎn)化率，如表3所示。氣相檢測圖結(jié)果如圖2所示。

表3 本實(shí)施例中兩種產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化率

實(shí)施例3

利用如上的方法，本發(fā)明采用如下條件進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，電流強(qiáng)度：0.5A；NaCl濃度為0.1mol；催化劑濃度：3％。5％木質(zhì)素含量，反應(yīng)不同時間后取樣，利用乙酸乙酯和正己烷萃取。GC-MS分析每種產(chǎn)物的產(chǎn)量以及轉(zhuǎn)化率，如表4所示。氣象監(jiān)測圖結(jié)果如圖3所示。

表4 本實(shí)施例中兩種產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化率

實(shí)施例4

利用如上的方法，本發(fā)明采用如下條件進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，電流強(qiáng)度：0.3A；反應(yīng)時間；NaCl濃度為0.4mol；粒子電極濃度：2％。5％木質(zhì)素含量，反應(yīng)不同時間后取樣，利用乙酸乙酯和正己烷萃取。GC-MS分析每種產(chǎn)物的產(chǎn)量以及轉(zhuǎn)化率，如表5所示。

表5 本實(shí)施例中兩種產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化率

實(shí)施例5

以磺酸鹽木質(zhì)素為底物，電流強(qiáng)度：0.5A；NaCl濃度為0.1mol；粒子電極濃度：3％。5％木質(zhì)素含量，反應(yīng)不同時間后取樣，利用乙酸乙酯和正己烷萃取。GC-MS分析每種產(chǎn)物的產(chǎn)量以及轉(zhuǎn)化率?；撬猁}木質(zhì)素在自由基處理180分鐘后，通過GC-MS檢測發(fā)現(xiàn)主要還是棕櫚酸和十八烷酸兩種物質(zhì)產(chǎn)生，如表6所示，其中兩者的轉(zhuǎn)化率分別為27.0％和33.8％。

表6 本實(shí)施例中兩種產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化率

實(shí)例6：

以玉米秸稈為處理對象，玉米秸稈包含三大主要成分，35％的纖維素，31％半纖維素，13％的木質(zhì)素。在8L的反應(yīng)器中，加入生物質(zhì)材料5％(w/v)的玉米秸稈，NaCl濃度為0.1mol/L，作為導(dǎo)電劑。隨著反應(yīng)時間的延長，固形物質(zhì)在降低。當(dāng)使用80g玉米秸稈進(jìn)行電自由基處理300分鐘后，固形物質(zhì)消失?？赡苁巧镔|(zhì)被自由基氧化發(fā)生破壞和斷裂，產(chǎn)生一些小分子的物質(zhì)。上清液用正己烷萃取，利用GC-MS/MS對產(chǎn)物進(jìn)行檢測，當(dāng)反應(yīng)30分鐘后，棕櫚酸和9-十八碳烯酸的產(chǎn)率分別為23.4％和27.6％。玉米秸稈處理得率最高點(diǎn)是30分鐘。

表7 本實(shí)施例中兩種產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化率

實(shí)施例7

利用如上述方法，如下表8所示的條件，本發(fā)明申請人對組合中的每一個條件，利用電自由基預(yù)處理木素后，可溶性物質(zhì)進(jìn)行萃取，利用氣相進(jìn)行分析結(jié)果。

表8中，A代表電流強(qiáng)度，表1中的-2，-1，0，1，25分別代表0.1A，0.3A，0.5A，0.7A，0.9A。

B代表反應(yīng)時間，表1中的-2，-1，0，1，25分別代表10min，20min，30min，40min，50min。

C代表NaCl的濃度，表1中的-2，-1，0，1，25分別代表0.1mo，0.2mol，0.3mol，0.4mol，0.5mo。

D代表粒子電極的濃度，表1中的-2，-1，0，1，25分別代表濃度為1％，2％，3％，4％，5％。

表8 四因素五水平中心組合實(shí)驗(yàn)表。

如表8中結(jié)果，第14組實(shí)驗(yàn)條件下(0.5A電流強(qiáng)度，30min反應(yīng)時間，0.1mol NACL濃度，1％粒子電極的含量)，由木素轉(zhuǎn)化為棕櫚酸的轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到43.3％，轉(zhuǎn)化為十八烷酸可以達(dá)到41.4％。轉(zhuǎn)化率相加超過80％。第29組實(shí)驗(yàn)條件下(0.3A電流強(qiáng)度，40min反應(yīng)時間，0.2molNaCL濃度，2％粒子電極添加量)，由木素轉(zhuǎn)化為棕櫚酸的轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到43.7％，轉(zhuǎn)化為十八烷酸可以達(dá)到41.0％。

實(shí)施例8

利用如上的方法，本發(fā)明采用如下條件進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，電流強(qiáng)度：0.5A；反應(yīng)時間；NaCl濃度為0.1mol；粒子電極濃度：3％。5％木質(zhì)素含量，反應(yīng)不同時間后取樣，利用乙酸乙酯和正己烷萃取。GC-MS分析每種產(chǎn)物的產(chǎn)量以及轉(zhuǎn)化率。

表9 本實(shí)施例中兩種產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化率

實(shí)施例9

利用如上的方法，本發(fā)明采用如下條件進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，電流強(qiáng)度：0.5A；反應(yīng)時間；KCl濃度為0.02mol；粒子電極濃度：3％。5％木質(zhì)素含量，反應(yīng)不同時間后取樣，利用乙酸乙酯和正己烷萃取。GC-MS分析每種產(chǎn)物的產(chǎn)量以及轉(zhuǎn)化率，見表10所示。

表10 本實(shí)施例中兩種產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化率

實(shí)施例9

利用如上的方法，本發(fā)明采用如下條件進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，電流強(qiáng)度：0.5A；反應(yīng)時間；KCl濃度為2mol；粒子電極濃度：2％。2％玉米秸稈含量，反應(yīng)不同時間后取樣，利用乙酸乙酯和正己烷萃取。GC-MS分析每種產(chǎn)物的產(chǎn)量以及轉(zhuǎn)化率，見表11所示。

表11 本實(shí)施例中兩種產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化率

實(shí)施例10

利用如上的方法，本發(fā)明采用如下條件進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，電流強(qiáng)度：0.5A；反應(yīng)時間；KCl濃度為1.2mol；粒子電極濃度：3％。20％木質(zhì)素含量，反應(yīng)不同時間后取樣，利用乙酸乙酯和正己烷萃取。GC-MS分析每種產(chǎn)物的產(chǎn)量以及轉(zhuǎn)化率，見表12所示。

表12 本實(shí)施例中兩種產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化率

實(shí)施例11

利用如上的方法，本發(fā)明采用如下條件進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，電流強(qiáng)度：0.5A；反應(yīng)時間；KCl濃度為0.8mol；粒子電極濃度：3％。2％木質(zhì)素含量，反應(yīng)不同時間后取樣，利用乙酸乙酯和正己烷萃取。GC-MS分析每種產(chǎn)物的產(chǎn)量以及轉(zhuǎn)化率，見表13所示。

表13 本實(shí)施例中兩種產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化率

生物質(zhì)材料是包含纖維素，半纖維，木質(zhì)素類似物質(zhì)。本發(fā)明將生物質(zhì)材料直接轉(zhuǎn)化為可溶性物質(zhì)的過程，如有機(jī)酸，糖，芳香族化合物。利用類似于活性炭的物質(zhì)均勻分布在溶液中產(chǎn)生大量自由基。自由基可以將生物質(zhì)材料氧化裂解。該過程需要兩個電極，通入電流導(dǎo)電。

這里說明的數(shù)量和處理規(guī)模是用來簡化本發(fā)明的說明的。對本發(fā)明的復(fù)極性三維電極系統(tǒng)的應(yīng)用、修改和變化對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的。

如上所述，根據(jù)本發(fā)明，由于通過復(fù)極性三維電極轉(zhuǎn)化生物質(zhì)，因此具有一步轉(zhuǎn)化、反應(yīng)條件溫和、無須額外添加化學(xué)試劑的效果。

盡管本發(fā)明的實(shí)施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實(shí)施方式中所列運(yùn)用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域，對于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實(shí)現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的圖例。