随着煤、石油、天然气等传统化石能源需求量的不断增长，这些不可再生的传统能源已逐渐枯竭，且在使用化石能源的同时又给地球带来温室效应等环境问题。因此，许多研究者正致力于新型非化石能源的开发和使用，传统化石能源必将逐步被生物质能源所替代。生物质能源是从太阳能转化而来，通过植物的光合作用将太阳能转化为化学能，属可再生能源，可实现能源的持续利用，且生物质能源中的有害物质含量低，使用后产生二氧化碳和水，形成二氧化碳的循环排放，能够有效减少二氧化碳的净排放量，降低温室效应。

糠醛作为一种重要的生物质能源化合物，具有广阔的发展前景。我国是农业大国，也是糠醛生产的重要出口国，占世界糠醛总生产量的70%左右[1]。糠醛被广泛应用于合成橡胶、树脂、医药、农药等领域[2]，同时，以它为原料可制得生物汽油、生物柴油、航空煤油等生物质燃料。本文综述了糠醛生产中有关催化剂的研究，探讨了不同催化剂的优缺点，并对生物质催化转化制备糠醛进行了展望。

1 糠醛生产工艺

糠醛是由半纤维水解生成戊糖，戊糖脱水环化而生成。根据半纤维素水解和戊糖脱水环化是否在同一个反应器中进行可把该工艺分为一步法和两步法：其中一步法水解反应速度很快，而两步法脱水环化反应速度较慢，且有副反应发生。为了提高收率，通常采用汽提、溶剂萃取和超临界CO2萃取等操作将糠醛及时从系统中移出[3]。

2 催化剂在糠醛生产中的应用

在生产过程中，糠醛的产量受到诸多因素影响，比如温度、催化剂、压强和萃取剂等，而催化剂是决定糠醛生产的重要因素之一。一般采用相稀Br.o.nsted acid酸（B酸）催化木糖或生物质制备糠醛工艺，将含有戊聚糖的纤维原料转化为糠醛[4]。B酸主要包括无机酸、有机酸、固体酸等，除了B酸外，还有具有稀Lewis acid（L酸）类金属盐以及高温液态水（HTW）也是催化剂。

2.1 无机酸制备糠醛

（1）硫酸及硫酸改良法

（2）盐酸法

数字城市基础地理信息系统数据库建设是以数字航空影像作为基础的数据源，结合WGS-84坐标系和三维可视化软件对多源数据、影像和模型进行集成，借助现代化计算机技术和正射影像处理技术、数字摄影技术等构成数据库，实现二维数据库与三维数据库之间的相互关联。建设数字城市基础地理信息系统数据库的最终目的是为实现“数字城市”而提供统一的地理信息空间共享平台，不仅可以实现分散数据的统一化、标准化，还可以有效整合城市信息资源，为城市整体规划、建设和管理等方面起着积极的推动作用。

无机酸是工业生产中最常用的催化剂，主要包括盐酸、硫酸等。而硫酸依然是工业首选催化剂，硫酸以及改良硫酸法一直深受糠醛生产企业的关注。1922年，美国Quaker Oats公司首先以燕麦壳等为原料，在硫酸的催化作用下实现了糠醛的工业化生产，其主要应用于木松香脱色和润滑油精制[5]。

李相呈等[17]采用具有Lewis和Bronsted的介孔磷酸铌为催化剂，并使用一锅法高效催化木糖制备糠醛。通过路易斯酸催化把木糖异构化成木酮糖，进一步通过酸催化的脱水作用把木酮糖转化为糠醛，且能有效循环使用催化剂，木糖的转化率为96.5%，糠醛的收率为49.8%。菅龙飞等[18]以蒙脱土（MMT）为底物，通过离子交换法合成固体酸催化剂，并使用不同金属负载蒙脱土为催化剂，研究表明，以锡负载的蒙脱土为催化剂，按1∶5的体积比使用氯化1－辛基－3－甲基咪唑和四氢呋喃作为混合溶剂时，在微波150℃下反应5min后，糠醛产率达到最大值，为54.89%，糠醛选择性为57.52%，在离子液体体系中催化转化木糖生成糠醛，该方法具有环境友好、固体催化剂容易从体系中分离等优点。为了提高糠醛的选择性，Sunanta等[19]采用磺酸MCM-41作为高效催化剂，以木糖为原料生产糠醛，同时发现木糖转化的选择性受催化剂的酸密度以及孔结构影响。

有机酸主要以醋酸、甲酸为代表催化制备糠醛[13]。有机酸的酸性与无机酸相比，酸性较弱,对环境不会造成污染，对设备腐蚀性也有所降低，而醋酸又在反应中以副产物的形式存在，可以利用自催化法进行糠醛生产，在降低成本的同时也提高了副产物的利用率。

2.2 金属盐制备糠醛

相对无机酸而言，金属盐催化剂具有价格低廉、催化效果好、易回收、污染小等优点。目前，木糖脱水制备糠醛常用的金属盐催化剂包括氯盐和硫酸盐。胡青松等[12]以玉米芯为原料，通过比较三种金属盐硫酸铁、氯化铁、氯化铬作为催化剂时糠醛的产率来确定玉米芯制备糠醛的最佳工艺条件。在硫酸铁的催化作用下,糠醛产率最高，达到62.62%。

在“乡村振兴”战略的大背景下，新型农村合作医疗保险制度（以下简称“新农合”）是实现农村现代化的关键一步。新农合制度自2003年实施以来在部门设置、财政资金、缴费金额、报销范围、报销比例等方面发生了众多变化，广大农民所享受的福利越来越多，这极大地缓解了农民看病难、看病贵的难题。因此，加强对新农合供给体制的研究，对于推进新农村建设具有重要的意义。

2.3 有机酸制备糠醛

产业融合机制是指产业间相互渗透、相互交叉，逐步演变为新产业过程的相互作用与反馈的运行规则。旅游活动内容除一般的“六大要素”外，还拓展出了商务、休闲、养生、游学、情感和探奇新的“六大要素”，使得旅游产业具有高度关联性和带动性，与其相关联和融合共生的产业超过110个。体育产业包含的领域十分广泛，不仅包括体育赛事、体育健身娱乐、体育表演、体育疗养和体育博览会等，还包括为社会提供体育文化产品与服务及这些活动的集合等。这使得体育产业融合性与关联性较高，能与包括旅游业在内的众多产业相互关联。体育与旅游两大产业因其产业自身需要、特性和必然性而形成相互促进融合发展的态势(图1)。

MONTANE等[6]在稀硫酸的催化作用下，以橄榄核为原料，采用高温抑制中间体发生副反应，240℃糠醛产率达到了65%。为了提高糠醛的产率，高礼芳等[7]以硫酸为催化剂在高温条件下对玉米芯水解生产糠醛工艺进行了优化，在最佳的反应条件下,糠醛的收率达到72.27%。除此之外，为了缓解强酸作为催化剂带来的环境压力，李志松等[8]用汽爆法取代酸性水解处理玉米秸秆，经水提后采用超临界CO2流体作萃取剂提取糠醛，糠醛得率可达63.0%。刘俊峰等[9]以稻草、麦秆等为原料催化制得糠醛，在硫酸中加入复合添加剂（磷酸盐、硫酸盐等），中和反应后剩余的硫酸以及糠醛残渣可生产有机复合肥料。这一新工艺在糠醛生产中减少了“三废”排放，控制了磷、钾的含量，消除了传统强酸法产生的酸性废渣对环境的污染，同时糠醛的产率也有所提高。

Tau Len-Kelly Yong等[15]采用超临界乙醇作为溶剂，甲酸为催化剂用棕榈油来生产糠醛。在高温高压生物质固体颗粒0.4～0.8g、醇酸比1∶1或1∶2连续反应条件下，反应30min，糠醛的产率为35.8%。甲酸作为催化剂催化糠醛的生产面临效率低和糠醛选择性弱等问题。M.Lopes等[16]以甲酸为催化剂，在AlCl3和甲酸的混合溶液中低温将木糖转化为糠醛。不同的金属三氯化物对木糖选择性转化糠醛有影响。在混合溶液中0.4MAlCl3、55wt%甲酸、130℃时，选择性70%～90%。在甲酸作为催化剂的同时加入氯化物可提高糠醛的选择性，使木糖完全转化，从而提高产率。

薄德臣等[14]以醋酸为催化剂，对由戊糖经反应、萃取制取糠醛过程进行了系统的研究。研究表明，醋酸对戊糖反应过程具有较强的催化活性，通过实验优化工艺显著地提高了糠醛的选择性。在反应温度210℃、木糖初始浓度120g/L、醋酸浓度0.5mol/L、溶剂比为3的条件下，木糖单程转化率为76%，糠醛选择性可达75%。在制备糠醛过程中原料自身可分解产生乙酸，该工艺适合连续化生产方式。乙酸为弱酸，对设备的腐蚀性小，但是乙酸作为催化剂，在酸性条件下极易发生副反应，所以乙酸还没有应用于工业上，有待进一步优化。

2.4 固体酸制备糠醛

近年来，随着人们环保意识和节能意识的增强，一些强无机质子酸催化剂由于难以分离、腐蚀设备、回收工艺复杂和环境污染等问题而逐渐被固体酸催化剂所代替。固体酸催化剂具有容易分离、可回收再生及对环境无污染等优点，被公认为是一种绿色、清洁的催化剂。用于木糖制备糠醛的主要固体酸催化剂有分子筛、酸性树脂、炭制固体酸和过渡金属氧化物等。

乔小青等[10]以玉米秸秆为原料，盐酸作为催化剂，采用汽爆水提液对糠醛的工艺进行了优化，确定了最佳反应条件为反应温度180℃，盐酸添加量2%，反应时间2h，糠醛得率76.6%。盐酸法水解制糠醛的方法原料利用率高，产品收率高，质量好，但工艺流程较长，操作控制系统复杂，生产投资大，腐蚀性较为严重。此外，Susana Peleteiro等[11]采用酸性离子液体（AILs）作为催化剂制得糠醛，酸性离子可以同时作为催化剂和溶剂使戊糖、戊聚糖或含木聚糖的生物质直接转化为糠醛。在含有离子液体的反应介质中，连续分离、汽提或萃取出产物，可以改善糠醛收率，避免发生副反应。

2.5 高温液态水

近年来，人们通过研究发现，高温液态水可催化木糖制备糠醛。高温液态水（HTW）是指温度在180℃以上的压缩水，由于其自身具有酸催化和碱催化双重功能，是一种优良的催化介质[20]，避免了使用固体酸和液体酸所带来的不足，在酸碱催化过程中可以减少催化剂用量甚至完全代替酸碱催化剂。

赵玮等[21]以木糖溶液为原料，在高温液态水中催化木糖脱水制备糠醛。采用甲苯作为萃取剂，20mL木糖溶液，在反应温度188℃、反应时间6h、甲苯用量25mL、木糖初始质量浓度120g/L时，糠醛收率为68.72%。高温液态水作为催化剂，与其他方法相比，糠醛收率较高。该方法工艺简单、成本低、对环境友好，具有一定研究价值和发展前景。

3 结论与展望

我国作为糠醛生产大国，经过几十年的发展，在糠醛生产领域占重要地位。但是，目前国内企业生产糠醛还是采用硫酸作为催化剂，仍然存在环境污染、设备腐蚀、木质素残渣很难处理等严重问题。金属盐作为催化剂，价格低廉，具有较好的催化效果，且易回收，污染小，但是生产周期长，如果时间控制不好很难高选择性得到糠醛。固体酸具有高效性、高活性、绿色环保等优点，但催化效果不如有机酸，且固体酸昂贵的价格也是其不能应用于工业生产的原因之一。HTW尽管采用水作为催化剂比较清洁，但是所需要的能耗太大，成本高，不足以满足工业生产。总体来讲，固体酸作为催化剂生产糠醛对环境无污染、易回收，在未来可能会被广泛应用。

我叫马悦然，一个活泼可爱的女孩儿，今年9岁，是山西省实验小学四年三班的学生。我学习成绩优异，擅长拉小提琴，更爱好读书，小说、童话故事、历史书籍、自然科学……一本本有趣的书将我带入了不同的世界，心灵总是沉浸在愉悦的书海中。腹有诗书气自华，我希望自己成为这样的人！

随着世界能源危机的出现，为了应对煤炭、石油资源的日渐枯竭,通过利用生物质原料制备化工产品和能源将逐渐被重视。糠醛作为生物质能源的重要平台化合物，可以用它合成高附加化学品和可再生生物质燃料。因此，糠醛在我国发展生物质化学品存在着巨大的潜力和战略机遇。

建设场地地震效应是勘察工作的重要任务，根据《岩土勘察规范》[1](GB 50021—2001)第5.7.1条的规定，抗震设防烈度等于或大于6度的地区，应进行场地和地基地震效应的岩土工程勘察，并应根据国家批准的地震动参数区划和有关的规范，提出勘察场地的抗震设防烈度，设计基本地震加速度和设计地震分组。

参考文献

[1]张璐鑫，于宏兵.糠醛生产工艺及制备方法研究进展[J].化工进展，2013，32（2）：425-432.

[2]欧阳洪生，肖竹钱，蒋成君，等.生物质基平台化合物糠醛的研究进展[J].应用化工，2014，43（10）：1903-1907.

[3]Soko Takeshi,Sugeta Tsutomu,Nakazaws Noriaki,et al.Kinetic Study of Furfural Formation Accompanying Carbon Dioxide Extraction[J].Journal of Chemical Engineering of Japan，1992，25（4）：373-377.

[4]王琼，王闻，亓伟，等.木质纤维素酸催化制备糠醛的工艺及机理研究进展[J].农业工程学报，2017，33（15）：272-282.

[5]Kottke R H.Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology[M].Charlottesville：Wiley-Interscience，2000，12：259-286.

[6]Montane D,Salvado J,Torras C,et al.High-temperature Dilute-acid Hydrolysis of Olive Stones for Furfural Production[J].Biomass and Bioenergy，2002，22（4）：295-304.

[7]高礼芳，徐红彬，张懿，等.高温稀酸催化玉米芯水解生产糠醛工艺优化[J].过程工程学报，2010，10（2）：292-297.

[8]李志松，朱斌，侯德顺，等.糠醛生产新工艺的研究[J].化学世界，2013，54（12）：740-744.

[9]刘俊峰，易平贵，金一粟.改良硫酸法制取糠醛——反应条件对出醛率的影响[J].化学世界，1999（10）：551-553.

[10]乔小青，陈洪章，马润宇.汽爆玉米秸秆水提液制备糠醛的研究[J].北京化工大学学报（自然科学版），2009，36（S1）：87-91.

[11]Susana Peleteiro,Valentin Santos,Juan C..Furfural Production in Biphasic Media Using an Acidic Ionic Liquid as a Catalyst[J].Carbohydrate Polymers,2016,153:421-428.

[12]胡青松.三种金属盐催化水解玉米芯制备糠醛的研究[D].安徽理工大学，2014.

[13]刘菲，郑明远，王爱琴，等.酸催化制备糠醛研究进展[J].化工进展，2017，36（1）：156－165.

[14]薄德臣.以醋酸为催化剂由戊糖经反应萃取制取糠醛的过程研究[D].天津大学，2011.

[15]Tau Len-Kelly Yong，Nurabiyiah Mohamad，Nor Nadiah Mohamad Yusof.Furfural Production from Oil Palm Biomass Using a Biomass-derived Supercritical Ethanol Solvent and Formic Acid Catalyst[J].Procedia Engineering，2016，148：392-400.

[16]M.Lopes，K.Dussan，J.J.Leahy.Enhancing the Conversion of D-xylose into Furfural at Low Temperatures Using Chloride Salts as Co-catalysts:Catalytic Combination ofAlCl3 and Formic Acid[J].Chemical Engineering Journal，2017，323：278-286.

[17]李相呈，张宇，夏银江，等.介孔磷酸铌一锅法高效催化木糖制备糠醛[J].物理化学学报，2012，28（10）：2349-2354.

[18]菅龙飞，邓昊，韦宛利，等.离子液体中锡负载蒙脱土催化转化木糖生成糠醛的研究[J].造纸科学与技术，2016，35（1）：1-4,53.

[19]Sunanta Kaiprommarat，Suwadee Kongparakul，Prasert Reubro-ycharoen，et al.Highly Efficient Sulfonic MCM-41 Catalyst for Furfural Production:Furan-based Biofuel Agent[J].Fuel，2016，174：189-196.

[20]Akiya N，Savage P E.Roles of Water for Chemical Reactions in High-temperature Water[J].Chemical Reviews，2002，102（8）：2725-2750.

[21]赵玮，周瑾琨，刘婷婷，等.响应面试验优化高温液态水催化木糖制备糠醛的工艺[J].食品科学，2016，37（24）：40-46.□