综述：低共熔溶剂驱动制浆技术创新与溶解浆升级

本综述系统阐述低共熔溶剂（DESs）作为绿色平台在制浆技术革新与溶解浆升级中的突破性应用。通过分析DESs与木质纤维素组分的相互作用机制，总结其在多种原料 pulping 中的优势与局限，并探讨其通过单DES体系及过程强化策略提升溶解浆反应性（Fock reactivity）的路径，为可持续生物精炼设计提供关键结构-性能-应用关系指导。

　　

Overview of DESs

低共熔溶剂（DESs）由氢键供体（HBD）和氢键受体（HBA）混合形成，分为五种类型。I型由金属盐与有机盐（如ZnCl₂+ChCl）制备；II型采用季铵盐与水合金属卤化物（如CoCl₂·6H₂O）配对；III型由HBA与有机HBD（如氯化胆碱-尿素）组成；IV型包含金属盐与HBD；V型为非金属中性组分。DESs的低共熔特性源于组分间强氢键作用，显著降低结晶度并形成低共熔温度液体。其可调极性、低毒性和生物降解性使其成为木质纤维素生物质处理的理想绿色溶剂。

Advances in DESs-based Poplar pulp

杨木作为化学浆和高得率浆原料，因其孔隙多、比重低而易吸收蒸煮液。DESs pulping技术通过选择性脱木素和保留碳水化合物，实现高效组分分离。酸性DESs（如ChCl-乳酸）通过释放质子断裂β-1,4糖苷键，降解纤维素和半纤维素；碱性DESs（如ChCl-单乙醇胺）则提取半纤维素并溶胀纤维素，提高可及性。研究通过优化温度、时间、含水率和固液比等参数，建立了动力学模型，推动DESs pulping向工业化发展。

DESs in dissolving pulp upgrading

DESs通过可调化学特性成为溶解浆升级的变革性工具。其选择性分馏木素和半纤维素同时保留纤维素聚合度，实现对浆粕纯度和反应性的调控。单一DES体系（如ChCl-尿素、ChCl-羧酸）及过程强化策略（如微波辅助）显著提升纤维素反应性（Fock reactivity），减少CS₂消耗。新型DESs体系（如ChOH-尿素、R₄NOH-尿素、ZnCl₂-LA）成功将漂白硫酸盐浆转化为溶解浆，实现高纯度目标。

Ab initio molecular dynamics (AIMD)

AIMD模拟通过捕获电子密度动态变化，在原子和电子水平精确表征溶剂化环境，有效处理溶液中的极化效应和质子转移。相较于传统分子动力学，AIMD的量子效应在处理DESs中氢键网络和质子转移方面具有显著优势，为理性DESs筛选和优化提供理论基础。

Challenges and future perspectives

尽管DESs在制浆和溶解浆升级中表现出显著效能，其广泛应用仍面临溶剂回收、组分分离经济性及过程放大等关键技术约束。未来需优先研究DESs回收与再利用工艺，开发低成本HBA/HBD，并通过多尺度模拟与实验结合深入理解结构-功能关系，推动DESs从实验室向工业应用转化。

Conclusions

DESs作为可持续、可设计介质，在下一代制浆和溶解浆增值中展示变革潜力。其可调性通过靶向氢键和范德华作用实现木质纤维素组分选择性分馏，克服传统过程在环境影响和分离效率方面的关键限制。DESs pulping表现出显著的原料适应性（杨木、桉木、云杉、稻秆），而溶解浆升级则通过可控反应性调控减少化学品消耗。计算工具（AIMD、COSMO-RS）加速理性DESs设计。未来需解决回收、成本和放大问题，以充分发挥DESs在可持续生物精炼中的潜力。