基于疏水性低共熔溶剂的甘蔗渣水解液中有机酸和呋喃醛绿色高效回收技术研究

针对甘蔗渣水解液中抑制性副产物（有机酸和呋喃醛）回收难题，研究人员设计了一种由Aliquat 336与2-辛醇（3:1）组成的疏水性低共熔溶剂（HDES）。该溶剂在25°C、油水比3:1条件下，对乙酸（AA）、糠醛（FF）和5-羟甲基糠醛（5-HMF）的提取效率分别达87.36%、93.66%和89.37%，经5次NaOH再生循环后性能稳定。通过FT-IR、1H NMR等表征及DFT计算揭示氢键和范德华力作用机制，为生物质水解液资源化提供了绿色解决方案。

　　

随着化石燃料过度开发，以农业废弃物生产绿色化学品的循环生物经济成为研究热点。甘蔗渣作为主要农业工业残渣，其水解液中含有甲酸（FA）、乙酸（AA）、乙酰丙酸（LA）及5-羟甲基糠醛（5-HMF）、糠醛（FF）等抑制微生物活性的副产物，传统分离方法存在高成本、低选择性等问题。为此，国内研究人员通过设计疏水性低共熔溶剂（HDES），实现了水解液中高价值成分的高效回收，相关成果发表在《Biomacromolecules》上。

研究团队采用Aliquat 336与2-辛醇（3:1摩尔比）构建HDES体系，结合FT-IR、¹H NMR光谱分析和热重（TGA）、差示扫描量热（DSC）等技术验证溶剂稳定性，并通过密度泛函理论（DFT）计算阐明提取机制。实验优化了温度（25°C）、油水比（3:1）等参数，并评估了溶剂再生性能。

筛选HDES组分
从17种候选HDES中优选Aliquat 336-CP（3:1）体系，其对AA、FF和5-HMF的提取效率显著高于传统溶剂，且再生后性能稳定。

作用机制分析
DFT计算显示，尽管呋喃类物质结合能较低，但通过竞争性提取动力学实现优先分离，氢键和范德华力是主导作用力。

溶剂稳定性验证
FT-IR和核磁证实HDES结构在5次NaOH再生循环后保持完整，TGA显示其热分解温度超过200°C，满足工业应用需求。

该研究不仅为生物质水解液脱毒提供了新型溶剂设计策略，更通过实验室创新与工业放大的衔接，推动农业废弃物向高值资源的转化。HDES的绿色特性（低毒、可回收）与高效提取能力的结合，强化了循环生物经济的技术支撑，为相关领域树立了可持续发展范式。