综述：木质纤维素生物质热解制备乙酸及其膜分离工艺优化

这篇综述系统阐述了木质纤维素生物质通过（快速/慢速）热解（Pyrolysis）生产乙酸（AcOH）的工艺优化与膜分离（NF/RO）技术应用。文章重点分析了生物质组成（纤维素/半纤维素含量）、热解温度（400-500°C）、停留时间（2-2.5s）等参数对乙酸产率（2-15wt%db）的影响，并探讨了纳滤（NF）和反渗透（RO）膜在乙酸选择性分离中的性能差异（如NF90膜对乙酸的截留率达97.4%）。研究为生物质资源高值化利用提供了技术路线，对推动循环生物经济（Circular Bioeconomy）具有重要参考价值。

　　

木质纤维素生物质热解与乙酸生产机制
热解过程中，木质纤维素三大组分呈现阶梯式降解：半纤维素在220-315°C率先分解释放乙酰基，纤维素在315-400°C产生次级乙酸，而木质素在>200°C通过自由基反应贡献少量乙酸。研究证实，半纤维素含量与乙酸产率呈正相关，如蔓越莓残渣（含21.8%半纤维素）热解可获得12.5%的乙酸产率，显著高于针叶木（11.3%半纤维素）的7.5%。

关键工艺参数优化
温度与停留时间的协同效应显著：在475°C、100s条件下，蔓越莓残渣的乙酸产率比550°C、1.5s处理的木质生物质高67%。粒径控制同样关键，<200μm的颗粒可实现190°C·min^-1的加热速率，而>300μm颗粒因热传递延迟导致产率下降40%。值得注意的是，20%含水量虽增加热负荷（ΔH≈2260kJ·kg^-1），但能提升26.7%的液相产物收率。

膜分离技术的突破
针对热解液相产物的复杂组分（含7-15wt%乙酸），聚酰胺复合膜展现出差异化性能：NF90膜在400psi下对乙酸的截留率高达97.4%，而Desal DL膜在600psi时仅28.8%，这种差异源于膜表面电荷（Donnan效应）和孔径分布（0.5-2nm）。研究特别指出，pH=3时乙酸以分子态（CH₃COOH）存在，渗透率比离子态（CH₃COO^-）高3倍。

材料创新与挑战
针对传统聚酰胺膜易被酚类化合物（如愈创木酚）降解的问题，新型聚乙烯醇/聚酰胺（PVA/PA）复合膜在酸性环境中保持稳定，而环糊精-聚砜复合材料更实现83.9L·m^-2·h^-1的通量。不过，膜材料在工业规模应用时仍面临长期稳定性（>1000h）和抗污染涂层开发的挑战。

产业应用前景
将快速热解与膜分离耦合的模块化系统，相比传统气化-甲醇羰基化路线降低能耗35%。据测算，每吨干生物质可产20-30kg乙酸，结合全球乙酸市场15.5亿美元的规模，该技术为农业废弃物（如甘蔗渣、稻壳）的高值转化提供了可行路径。未来研究将聚焦于膜材料耐酸改性（如SiO₂纳米掺杂）和热解-膜分离联产工艺的放大优化。