综述：有机溶剂木质素的预处理进展与生物精炼整合研究

这篇综述系统梳理了有机溶剂木质素(OSL)技术的最新进展，聚焦于预处理优化（如甘油基/酸催化体系）、结构特性关系（β?O?4′键保留度、S/G单元比）及高值化应用（酚类单体、碳纤维OLCF），为构建可持续生物经济提供了关键技术路线。

　　

有机溶剂木质素技术：从绿色提取到高值化应用的突破

引言

全球对可持续材料的需求推动了木质纤维素生物质(LCB)的增值利用。作为植物细胞壁的复杂芳香族聚合物，木质素长期被视为低价值副产品。有机溶剂法(Organosolv)因其环境友好性和高纯度木质素提取能力，成为生物精炼的关键技术。

预处理工艺的革新

最新研究通过多策略优化显著提升了分馏效率：

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  甘油基溶剂体系在112.10℃、3% NaOH条件下可实现78%木质素脱除率，同时降低生物油中酚类含量

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  蒸汽爆破耦合有机溶剂法(SEOL)使油棕榈叶木质素水溶性提升至37.4%，优于传统工艺

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  表面活性剂辅助的甘油预处理(saGO)保留83%半纤维素，葡萄糖得率达93%

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  2-萘酚添加抑制木质素缩合，使酶解效率提升34.4%

结构特性的深度解析

先进表征技术揭示了OSL构效关系：

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  硬木OSL含丰富紫丁香基(S)和愈创木基(G)单元，分子量(MW)较高

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  松木OSL热稳定性优异，而竹材含40.31%对香豆酸酯(pCA)

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  蒸汽爆破导致木质素-腐殖质杂化结构(HLH)，影响溶解性

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  极性参数δ_p>8 MPa^1/2的溶剂更易溶解低MW木质素

多元化高值应用场景

1. 1.

   化学品生产：钌催化还原解聚获得15.9%酚类单体；ZSM-5沸石催化热解生成57% BTX芳香烃

2. 2.

   先进材料：

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     木质素碳纤维(OLCF)较传统材料降低94%环境负荷

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     50%木质素替代酚醛树脂，湿剪切强度达2.30 MPa

3. 3.

   功能添加剂：

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     香蕉假茎OSL使壳聚糖膜紫外阻隔率提升50.30%

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     马铃薯残渣OSL使淀粉膜氧屏障性能增强87%

未来挑战与机遇

需重点突破：

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  开发可回收深共熔溶剂(DES)体系

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  建立机器学习预测模型关联工艺-结构-性能

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  解决中试放大过程中的木质素缩合问题

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  制定标准化表征协议

随着工艺强化与生物精炼整合，有机溶剂木质素正从实验室走向产业化，为替代石油基产品提供绿色解决方案。