在深度共晶溶剂预处理过程中，半纤维素和木质素溶解的机理及传质动力学

《AIChE Journal?AIChE》：Mechanisms and mass-transfer kinetics of hemicellulose and lignin dissolution during deep eutectic solvent pretreatment

深共熔溶剂（DESs）作为木质纤维素预处理的绿色溶剂，其低毒性和高效去除半纤维素、木质素的能力备受关注。然而，去除不足或过量会阻碍纤维素暴露并产生抑制酶解的伪木质素等副产物。本研究构建了融合DESs pH和粘度特性的质量传递动力学模型，揭示了溶胀化是半纤维素（活化能16.41 kJ/mol）和木质素（21.40 kJ/mol）溶解的速率控制步骤，其活化能显著高于扩散过程（4.58-4.61 kJ/mol）。理论计算表明半纤维素与DESs的相互作用能更高，扩散系数更大且氢键数量更多，因而比木质素更易溶解。

　　

摘要

深度共晶溶剂（DESs）在木质纤维素预处理中是一种有前景的绿色溶剂，因为它们兼具低毒性、可生物降解性以及高效去除半纤维素和木质素的能力。然而，半纤维素和木质素的去除不足或过度去除会阻碍纤维素的释放，或产生抑制因素（例如伪木质素或缩合木质素），从而降低酶促水解的效率。本文开发了一个考虑了DESs的pH值和粘度特性的传质动力学模型，以精确调控半纤维素和木质素的溶解过程。该模型表明，半纤维素和木质素溶解到DESs中的活化能分别为16.41和21.40 kJ/mol，显著高于它们扩散进入边界层的活化能（4.58和4.61 kJ/mol），这说明溶解过程是决定反应速率的关键步骤。理论计算显示，与木质素相比，半纤维素在相互作用能、扩散系数以及与DESs形成的氢键数量方面具有更大的优势，因此其溶解性和扩散性更强。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。