
木質纖維素生物質的粉碎是許多應用的關鍵操作,例如基於生物的材料,生物能源或綠色化學。
所使用的研磨機可能會對粉狀粉末,最終產品的性質以及能耗產生重大影響。
木質纖維素生物質的研磨一直是眾多研究的主題,大多數研究都集中在特定的材料和應用上,
但是仍然缺乏關於原材料的組織學結構與研磨技術之間關係的一般知識,以及粉末的物理和化學性質。
近年來,越來越多地使用生物質作為可再生能源,生物基材料或綠色化學試劑。
特別是,對木質纖維素生物質的興趣一直在增長,因為它呈現出在螯合碳的同時生產週期短的優點。
每年通過光合作用生產的木質纖維素生物質代表著巨大的原料,估計每年約需79 GTOE(十億噸油當量,相當於約320噸/年),
而世界年度能源需求約為12 GTOE/年(+ 2.5%/年)。
木質纖維素原料以不同類型的原料存在,其組成,性質,可及性,可加工性不同。
它們可以分為不同的類別:農業和食品加工副產品(稻草,甘蔗,莖,穗軸,果殼,船體,麩皮等),專用能源作物(如柳枝,、桔梗,高粱等)。 ),短期和非常短期的輪作(例如柳樹,楊樹,桉樹等),木鏈副產品(木屑,鋸末,砍伐和二次加工產生的殘留物等),工業和城市廢物(托盤,包裝和包裝的殘渣,綠色廢物等)。
無論其來源如何,都需要根據轉化過程對輸入的生物量進行校準。
目標尺寸是預期應用的功能,範圍從幾厘米到幾微米不等。
例如,在高能應用中,數毫米範圍內的粗顆粒可用於厭氧消化工藝,用於生產生物燃料的顆粒約為100至500μm,
而對於氣化工藝或直接燃燒而言,其粒徑低於100μm 在發動機。
大多數時候,在綠色化學應用中,最好將顆粒尺寸減小到細胞尺寸以下(〜100μm),以便於提取感興趣的分子。
當將生物質用作生物基材料中的填料時,可通過粉碎步驟尋求不同的顆粒性質。
在用於汽車設備的複合材料的情況下,通常會尋求較大的長徑比以確保纖維與聚合物基體之間的良好載荷傳遞。
但是,在食品包裝的某些應用中,為了增加填料含量的比例並增強滲透性 ,最好大幅度減小粒徑(低於20μm)。
如今,在許多情況下,研磨仍被視為降低顆粒尺寸以進行生物質預處理的常見操作,並且在科學文獻中對此研究很少。
精細研磨會產生顯著影響生物質的化學和物理性質,可能揭示原材料某些特定潛力的槓桿。
在對研究工作進行回顧的基礎上,旨在強調粉碎生物質材料時在顆粒和過程規模上發生的主要機理,及它們對粉體的性能和能耗的影響。
#木質纖維素
Lignocellulosic