生物质化工与生物质材料

复习资料

第一章 生物质化工及材料概述

1、资源定义:

狭义的资源：仅指自然资源

? 联合国环境规划署（UNEP）的资源定义：“所谓自然资源，是指在一

定时间、地点的条件下能够产生经济价值的、以提高人类当前和将来福利的自然环境因素和条件的总称”。

? 包括太阳能、土地、水、大气、岩石、矿物、森林、草地、矿产、

海洋、生态系统的环境机能、地球物理化学的循环机能等。

2、自然资源分类：可耗竭资源、可更新/可再生资源

1）可耗竭资源分为：可回收的可耗竭资源、不可回收的可耗竭资源。 2）可更新/可再生资源分为：可更新商品性资源、可更新公共物品资源。 3、公共物品的可更新资源的非专有性：

? 属于公共物品的可更新资源是非专有的，非专有性是财产权的一种

减弱，它将导致低效率。

? 这种配制的结果是可更新资源过度开发，以及在管理、保护和提高

生产能力方面投资不足 。

4、自然资源蕴藏量的几个概念

1）已探明储量：已探明储量是利用现有的技术条件、资源位置、数量和质量可以得到明确证实的储量。分为：（1）采储量；（2）待开采储量：

2）未探明储量：未探明储量是指目前尚未探明但可以根据科学理论推测其存在或应当存在的资源，分为：（1）推测存在的储量；（2）应当存在的资源。

3）资源蕴藏量：资源蕴藏量等于已探明储量与未探明储量之和，是指地球上所有资源储量的总和。

5、自然界物质循环中，碳循环、氮循环、氧循环是三个最重要的循环。

? 在自然环境内，碳的循环主要是通过二氧化碳来进行的。

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? 氮的循环是通过各种价态氮化合物组成复杂的途径。

? 由于氧在自然界中有巨大的含量及其活泼性的特征，致使环境中无处无氧（游离态或化合态），所以氧在自然界中的循环是非常复杂的。 6、材料定义： 指具有一定结构、组分和性能，具有一定用途的物质。 7、生物质定义：由光合作用产生的所有生物有机体的总称，包括植物、农作物、林产废弃物、海产物 (各种海草 )和城市废弃物 (报纸、天然纤维 )等。

生物质资源的特点： ① 无毒、价廉；

② 可收获又能再生、永不枯竭； ③ 具有生物可降解特性；

④ 污染小，符合环境保护及人身安全等法规。

8、生物质化学化工：以生物质资源为原材料发展起来的化学化工。

生物质转化为各种化学品的几大途径：

? 生物质热化学转化，如直接液化、热解、气化等。

? 通过热解或液化得到的生物质油为原料合成化学品和燃料等。 ? 生物质制氢，如生物法、热化学法等。

? 生物质化学水解得木质素及糖类，再进一步化学转化成各种有机化合物。 9、生物质材料定义：指由动物、植物及微生物等生命体衍生得到的材料，主要由有机高分子物质组成，在化学成分上生物质材料主要由碳、氢和氧三种元素组成。

生物质材料分类： ? 按来源分

①植物基生物质材料 ：纤维素、木质素、半纤维素、淀粉、植物蛋白、果胶、木聚糖、魔芋葡甘聚糖、果阿胶、鹿角菜胶等

②动物基生物质材料 ：甲壳素、壳聚糖、动物蛋白、透明质酸、紫虫胶、丝素蛋白、核酸、磷脂等

③微生物基生物基材料：出芽霉聚糖、凝胶多糖、黄原胶、聚羟基烷酸酯、聚氨基酸等 ? 按组分分

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①均质生物质材料 ：所谓的均质指每个生物质材料分子都具有相同或者相似的化学结构组分

②复合生物质材料：所谓复合指材料中同时含有两种以上结构单元组成不同的分子，它是一种混合物或者复合体，例如木材、作物秸秆、树皮、皮、毛等。

均质生物质材料 生物质材料 共聚型生物质材料：半纤维素、海藻酸钠、黄胶原、魔芋葡甘聚糖等 复合生物质材料：木材、作物秸秆、树皮、皮、毛等 均聚型生物质材料：纤维素、木聚糖、淀粉、甲壳素、壳聚糖等

? 按照所含的化学结构单元分类：①多糖类；②蛋白质类；③核酸；④脂类；⑤酚类；⑥聚氨基酸；⑦综合类。

10、生物质材料的特征：

1）都含有碳、氢和氧三种元素，部分生物质材料还可能含有氮、硫或者钠等元素，因此生物质材料归属于有机高分子材料，具有有机物和高分子的一般特性特征

2）种类多、分布广、储量丰富。

3）与合成高分子材料相比，都具有较好的生物降解性. 4）资源丰富，可再生。

5）生物质材料能够进行与功能基相关的聚合物化学反应。 6）水分对生物质材料的性能影响明显 7）通常是多组分伴生 8）结构和性能变异大

11、生物质材料的应用途径：

1）将自然界的生物质直接利用制成材料；

2）对生物质原料进行化学改性，主要包括衍生化、接枝、交联等，以提高生物质材料的性能；

3）复合或共混以提高材料的综合性能和降低成本；

4）将生物质资源转化成小分子化工原料，建立生物质材料的原料平台。

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