基于熔盐水合物预处理的木质纤维生物质精炼研究进展

曹潇洒 夏伟宇 邵鲁鹏，* 王 超 毛健贞 刘 玉 许 凤，2，*

（1.齐鲁工业大学（山东省科学院） 生物基材料与绿色造纸国家重点实验室/制浆造纸科学与技术教育部重点实验室，山东济南，250353；2.北京林业大学林木生物质化学北京市重点实验室，北京，100083）

随着世界经济的发展，人类对于能源的需求日益增长，资源消耗的速度也逐年增加快，不可再生的化石资源日益减少，各国将会面临严重的能源危机，并且化石资源的利用也带来严重的环境问题，人们迫切需要寻找一种环保、可再生的资源来代替化石资源。木质纤维生物质资源具有储量丰富、可再生、碳平衡等优点，可以利用物理、化学或生物等方法来生产能源燃料和生物基化学品，从而有效改变能源利用结构，推动社会经济和环境的可持续发展，助力实现碳达峰、碳中和的战略目标[1-3]。木质纤维生物质主要由纤维素（40%～50%）、半纤维素（20%～30%）和木质素（15%～30%）组成。纤维素是由葡萄糖通过β-1,4糖苷键连接而成的线形聚合物，有望用于大规模生产葡萄糖，进而生产各种生物燃料（生物乙醇、丁醇等）和生物化学品（5-羟甲基糠醛（5-HMF）、乳酸、乙酰丙酸等）[4-5]。木聚糖是半纤维素的主要成分之一，主要由木糖组成，木糖可以衍生成木糖醇、糠醛等化学品[6]。木质素是自然界中含量最为丰富的芳香族聚合物，可化学转化为芳香类化学品和生物油[7]。木质纤维生物质的细胞壁结构复杂且致密，主要组分分布不均，互相交织，形成了天然的抗降解屏障，严重阻碍了其主要组分的高效分离及高值化利用[8]。因此，开发绿色、经济、高效的预处理技术，打破木质纤维生物质的抗降解屏障，实现木质纤维生物质全组分的清洁分离及高效利用，对于发展木质纤维生物质精炼技术体系具有重要意义。

熔盐水合物（molten salt hydrate，MSH）是一种类离子液体体系，与传统离子液体相比，具有价格低廉、制备简单、无挥发、无毒、环境友好等优点[9]。近年来，MSH体系在生物质精炼领域引起了极大关注，为温和条件下生物质精炼提供了新的思路。本文重点综述了MSH体系在木质纤维生物质预处理及高值化应用领域的研究进展，以期为木质纤维生物质精炼探究提供新的借鉴与思路。

1 MSH的概述

MSH是一种高度浓缩的无机盐溶液，其浓度范围在固体水合物和浓盐水溶液之间，定义是其盐水摩尔比接近于盐的阳离子与水分子的配位数，在这个浓度下，只有离子-水的相互作用，几乎没有水-水和离子-离子的作用（图1）[10-12]。水合阳离子可以极化水分子，使其质子呈酸性；盐的阴离子通过解除对质子的屏蔽，增大质子离开水的倾向，从而提高酸度；具有与离子液体类似的溶胀纤维素、破坏氢键、增加溶解度的作用。

图1 全系列盐浓度范围内的阳离子-水配位[10]Fig.1 Cation-water coordination over the full range of salt concentration

2 MSH与纤维素的相互作用

众所周知，纤维素分子链上的羟基之间可以缔合成分子内和分子间的氢键，形成复杂的氢键网络。根据纤维素分子内和分子间的相互作用及分子取向不同，可以将纤维素的结构分为结晶区和无定形区。结晶区内的大量氢键及高度取向、致密的超分子结构使结晶区纤维素具有良好的稳定性，难以溶解于普通溶剂中，限制了纤维素转化成葡萄糖、乙酰丙酸等化学品及在功能化材料制备方面的应用。基于纤维素溶解的效率、环保性和可操作性而言，通过直接破坏氢键使纤维素溶解的非衍生化溶剂不断地被开发出来，常见的主要体系有碱/尿素、N-甲基吗啉-N-氧化物（NMMO）、离子液体、MSH等，本节主要介绍MSH在纤维素溶解、水解转化及功能化改性方面的研究进展。

2.1 MSH在纤维素溶解中的应用

MSH虽然是类离子液体体系，但是MSH和离子液体溶解纤维素的机理有所差别。离子液体溶解纤维素主要是通过其内部的阴离子基团与纤维素的氢氧根形成新的氢键，破坏纤维素大分子中原有的氢键，导致其溶解[13]。而MSH溶解纤维素的机理则是基于MSH中阴、阳离子的共同作用，即阳离子与纤维素的氧原子作用引起电子转移，高负电性的卤族阴离子与纤维素大分子中的羟基结合，形成新的氢键，导致纤维素溶解[14-16]。

近年来，人们对纤维素与MSH的相互作用做了诸多研究，根据其润胀、溶解、水解纤维素的能力对MSH进行了分类（表1），发现影响纤维素溶解能力的因素主要包括阴、阳离子种类、MSH中的水含量、溶液的酸度等[10，17]。Liu等人[18]利用量热法和1H NMR研究了不同氯盐 （ZnCl2、LiCl、NaCl、KCl、NH4Cl）对纤维二糖溶解度的影响，发现其在氯盐溶液中溶解度的变化顺序遵循Hofmeister’s级数 （ZnCl2＞ LiCl ＞NaCl ＞ H2O ＞ KCl ＞ NH4Cl），并且除 KCl外，纤维二糖的溶解度随着盐浓度的增加而增加；Zn2+和Li+水合物可以与纤维二糖的O5和O6位置的氧原子相互作用，并与Cl-结合，导致纤维二糖氢键断裂。Xi等人[19]首次在室温下利用二元无机盐溶剂AlCl3/ZnCl2·4H2O溶解纤维素，发现离子半径小、电荷密度大的Al3+首先破坏纤维素O3和O5之间的氢键，然后Zn2+进入纤维素链，破坏更多的氢键，导致纤维素链扩散，即使在室温下也能形成清晰透明的纤维素溶液（图2）；随后研究了其他由离子半径足够小的金属离子组成的二元无机盐溶液（如AlCl3/ZnCl2、LiCl/ZnCl2、FeCl3/ZnCl2、MnCl2/ZnCl2），发现以上无机盐溶液均可以在室温下溶解纤维素，进一步证明离子半径是有效溶解纤维素的关键因素。MSH中水含量是纤维素溶解的关键因素，它可以影响阳离子配位球的结构及体系的酸度。傅晓童[20]探究了纤维素在LiBr水合物中的溶解作用机制，发现当配位数≥2.5时LiBr·nH2O呈现非晶态，Li+可以通过离子-偶极作用同时配位6个水分子，当溶液含水量较高时，Li+没有剩余配位点可以配位纤维素的官能团，即Li+的配位能力随着溶液含水量的增加而明显降低，导致纤维素的溶解度下降。MSH中具有Lewis酸性的金属阳离子与配位水分子中的氧原子之间的强相互作用可使金属-水的络合物M(H2O)nx+水解形成金属氢氧根-络合物M(H2O)n-y(OH)y(x-y)+和水合离子yH3O+，导致体系呈现酸性，破坏纤维素结构中的氢键，引起纤维素润胀或溶解[21]。由此可见，MSH本身所具有的Brønsted酸性不仅可以溶解纤维素，还可以作为催化剂水解和衍生化纤维素，进而启发了酸化MSH（稀无机酸+MSH）的研究，促进纤维素的水解转化及其在功能化材料方面的应用。

图2 室温下纤维素在AlCl3/ZnCl2·4H2O溶液中的溶解过程示意图[19]Fig.2 Schematic dissolution process of cellulose in AlCl3/ZnCl2·4H2O solution at room temperature[19]

表1 熔融盐水合物的分类[10, 17]Table 1 Classification of molten salt hydrate[10, 17]

2.2 MSH在纤维素水解转化中的应用

将木质纤维生物质转化为可持续的化学品和燃料为部分替代石油提供了广阔的前景[22]。生物质水解转化的重要挑战是纤维素转化为葡萄糖[23]，因为葡萄糖是生物炼制过程中的重要中间体，可以通过生物酶或化学催化转化成生物能源或化工产品[24-25]。纤维素分子链内和链间的大量氢键形成的高结晶度结构限制了均相和非均相酸对纤维素中β-1,4糖苷键的可及性，导致纤维素水解反应效率低。目前，水解纤维素的技术主要包括使用昂贵的酶在长时间反应、低温浓酸水解、高温稀酸水解、固体酸水解等，但是这些反应存在能耗高、反应器腐蚀、不良副产物、催化剂失活及回收困难等问题，限制了纤维素的高效水解。研究发现，酸性MSH可以在温和的条件下（低酸浓/温度）促进纤维素的水解，并有助于克服上述的障碍和限制。Deng等人[26]在相对温和的条件下（70～115 ℃）采用9种酸化MSH作为纤维素水解的反应介质，发现以LiBr水合物为介质，纤维素可以在温和的条件下（0.05 mol/L H2SO4，85 ℃，30 min）有效水解，葡萄糖的产率为82%；动力学研究表明，纤维素水解是由MSH和Brønsted酸的协同作用完成的，这种协同作用可以增强反应体系的酸性，提高纤维素水解速率，破坏纤维素结晶结构，并且盐与纤维素的相互作用可以影响糖苷键的构象，使纤维素分子链断裂，水解成葡萄糖。

尽管MSH体系在纤维素水解生产葡萄糖的研究中表现出优异的性能，但由于葡萄糖在MSH中具有较高的溶解度[27]，并与MSH中的离子形成强烈的相互作用，从MSH中分离形成的葡萄糖仍然面临着巨大挑战。Guan等人[28]首先利用MSH对纤维素进行预处理，降低其结晶度和聚合度，预处理后的样品通过过滤将可溶性纤维素从MSH中分离出来，再在温和的条件下用稀酸水解，可以获得75.3%的葡萄糖，为葡萄糖的生产和分离提供了一条高效、可行的路径。研究发现，相比于葡萄糖，短链葡聚糖低聚物（聚合度为4～11）更容易从MSH中分离出来，然后可以在温和条件下选择性转化成葡萄糖。Liu等人[29]利用由4-乙烯基苄基氯和二乙烯基苯聚合而成的超交联聚合物 （hyper-cross-linked polymer，HCP）来选择性吸附纤维素在MSH水解过程中形成的副产物（5-羟甲基糠醛和乙酰丙酸），抑制其对低聚物降解的负面影响。研究表明，在HCP的存在下，获得的葡聚糖低聚物的浓度从54.2 mg/mL增加到247.1 mg/mL，然后将其从MSH中分离出来并水解成葡萄糖。Ma等人[30]利用合成的具有大比表面积和良好亲水性的木质素基超交联聚合物，吸附纤维素在MSH中水解生成的副产物5-羟甲基糠醛，结果显示，纤维寡糖的产率从39.5%提高到78.2%。反溶剂沉淀法被证明是一种有效地将葡聚糖低聚物从MSH中分离出的方法。Liu等人[31]利用甲醇和正丁醇实现了葡聚糖低聚物的沉淀回收，发现分离效率受溶剂的极性、糖苷键的类型、低聚物的链长和浓度影响。此外，葡聚糖低聚物也可以通过吸附法从MSH中分离出来[32]。Liu等人[33]发现，具有大比表面积的无定形碳可以有效吸附MSH中的短链葡聚糖低聚物，并且随着低聚物链长的增加，无定形碳在MSH中的吸附容量和吸附亲和力分别提高了约4倍和15倍，随后将分离出来的低聚物在温和条件下水解成葡萄糖。

MSH对纤维素和葡萄糖具有一定的溶解性，并表现出良好的催化活性，可以将它们转化为高附加值化学品。Yoo等人[34]在LiBr水合物中将葡萄糖异构化为果糖，果糖是葡萄糖转化为呋喃基化学品（如5-HMF）的关键中间体，研究表明Br-催化了约85%的异构化反应，而Li+负责了其余15%的反应（图3）。Liu等人[35]利用一锅法在ZnCl2·4H2O和LiCl·3H2O组成的混合熔盐水合物中将纤维素转化成5-HMF。在H+和Zn2+的作用下，纤维素水解成葡萄糖；然后在Zn-Cl-3、Zn2+和Zn(OH)+的催化下，葡萄糖异构化成果糖，熔盐水合物混合后，通过增加活性物质的浓度可以提高葡萄糖异构化的效率；最后在H+和Li+的催化下，果糖脱水成5-HMF。Wang等人[36]以NbOPO4/HZSM-5为催化剂，在LiCl·3H2O和甲基异丁基酮组成的双相体系中实现了纤维素向乙酰丙酸（LA）的一锅转化，LA的产率高达94%。研究发现，高温有利于LA的形成，而低温则利于糖类和5-HMF的形成；双相体系是纤维素转化成LA的良好介质，可以抑制HMF到腐殖质的二次反应，提高LA的产率。

图3 葡萄糖在LiBr·3H2O中的异构化途径[34]Fig.3 Proposed pathways of glucose isomerization in LiBr·3H2O[34]

2.3 MSH在制备纤维素基功能材料方面的应用

纤维素的溶解和再生直接影响纤维素基功能材料的性能和应用发展，基于纤维素在MSH中良好的溶解性，利用MSH溶解纤维素进行衍生化改性或再生，可以将天然纤维素转化为功能性纤维素，赋予纤维素新的功能和性质，拓展纤维素的应用领域。

纳米纤维素具有优异独特的物理化学性能，如高机械性能、低密度、无毒、生物可降解和可再生等特点，被广泛应用于仿生软物质、生物医学、光电材料、储能材料、生物吸附材料、食品包装等领域。基于其来源、制备方法和形态的不同，纳米纤维素主要分为纤维素纳米晶体（CNC）、纤维素纳米纤丝（CNF）和细菌纤维素（BC）。MSH具有制备简单、热稳定性好、环保等优点，可以减弱纤维素分子间的氢键作用，使其发生润胀、溶解、分解，在纳米纤维素的制备过程中展现出特有的优势。Shen等人[37]利用酸化的ZnCl2熔盐水合物处理微晶纤维素（MCC）制备出棒状和球状的纤维素纳米晶体Ⅰ和Ⅱ（CNC Ⅰ和CNC Ⅱ）（图4），通过调节ZnCl2的用量和酸浓，可以调节纤维素润胀和水解的程度，进而改变制备的CNC形态；研究显示，球状CNC Ⅱ 具有良好的悬浮稳定性和乳化能力，可以制备稳定的油/水Pickering乳液。Burger等人[38]利用ZnCl2熔盐水合物处理纤维素纸浆，通过部分非晶化可以影响纤维素晶体结构，得到了含有天然纤维素Ⅰ和再生纤维素Ⅱ的混合物，促进纤维素原纤化成CNF，由此制备的CNF膜具有良好的阻燃性能。

图4 CNC Ⅰ和CNC Ⅱ在酸性ZnCl2中的形成机理及形态[37]Fig.4 Proposed formation mechanism and morphology of CNC I and CNC II in acidified zinc chloride[37]

纤维素在MSH中溶解再生后还可以制备成水凝胶和气凝胶，实现纤维素的多功能应用。Xi等人[19]首次报道了一种在室温下快速、高效、绿色、稳定溶解纤维素的MSH体系（AlCl3/ZnCl2·4H2O），纤维素溶解再生后聚合度仍较高；并且MSH溶剂体系的回收率可达95%，循环10次后仍然保持在64%，由此制备的纤维素水凝胶具有优异的抗冻性、导电性、光催化和抗菌性能，为纤维素的应用提供了新途径。Yang等人[39]和Zhang等人[40]将纤维素与其他天然多糖共混溶解在Li-Br·3H2O熔盐水合物中，经过再生制备出复合水凝胶和气凝胶。研究发现引入壳聚糖后，纤维素凝胶材料的性能明显提升，与纯纤维素水凝胶相比，壳聚糖的加入增加了水凝胶的比表面积，提高了其机械强度，大大提升了对Cu2+的吸附能力，并且可以实现金属的选择性吸附。在纤维素Ⅱ气凝胶的制备过程中，通过将纤维素与壳聚糖和海藻酸盐共混，可以引入供电子基团和吸电子基团，提升由纤维素Ⅱ气凝胶制备的摩擦电纳米发电机的摩擦电性能，实现绿色高效的能量收集和自供电。

3 MSH与半纤维素的相互作用

MSH预处理半纤维素的作用机理与其预处理纤维素的机理类似，可以断开半纤维素分子链上的糖苷键，很容易将其转化为低聚木糖、木糖，甚至转化为糠醛。Sadula等人[41]利用H2SO4酸化的LiBr熔盐水合物预处理木聚糖，低温下20 min即可高效转化成木糖，产率大于90%，并通过测定Hammett酸度函数证明是LiBr与H2SO4的协同作用促进了木聚糖的水解，随后MSH水解液中的木糖通过体系的Brønsted酸和添加的Lewis酸在双相溶剂中脱水，可以获得高产率的糠醛（＞80%）。相比较于纤维素和木质素，半纤维素热稳定性差、易降解；因此，利用MSH预处理木质纤维生物质可以同时将纤维素和半纤维素转化成糖类或醛类产品。在木质纤维素资源化利用途径中，基于碳水化合物资源化炼制模式的研究受到广泛关注。Yoo等人[42]利用LiBr·3H2O和CH2Cl2组成的双相体系预处理生物质，以HBr为催化剂，可同时将纤维素和半纤维素转化成溴甲基糠醛（产率为85%）和糠醛（产率为70%），并得到部分解聚的高纯度木质素残渣。Sadula等人[21]利用ZnBr2熔盐水合物预处理杨木，一步转化碳水化合物得到88%的葡萄糖和89%的木糖（基于葡聚糖和木聚糖的理论量），并分离获得几乎未缩聚的木质素，用于后续的还原催化解聚制备芳香类化学品。这些方法为拓展碳水化合物的高值化利用、生物质全组分分离及综合利用提供了新的思路。

4 MSH与木质素的相互作用

相较于纤维素和半纤维素的广泛应用，木质素由于复杂且非均相的大分子结构，限制了其大规模的商业化应用。目前，来自于造纸行业产生的工业木质素大部分被直接燃烧用于热力和发电，造成严重的资源浪费和环境污染[43]；并且随着未来生物质精炼行业的发展，工业木质素的产量将大量增加[44]。考虑到这些因素，开发高效利用木质素的方法十分必要；此外，将木质素转化为增值产品对增加收入和建立经济上可行的生物质精炼工艺也至关重要[45-46]。

木质素选择性解聚可以生产低分子质量木质素或芳香族产品，可以作为材料、碳氢燃料、芳香化学品的前体，有利于后续的应用[47]。酸已经被广泛应用于木质素的解聚，因为酸可以诱导生成α-苄基碳正离子，促使β—O—4键断裂。然而，酸催化解聚木质素容易发生缩聚反应。在断裂β—O—4键前，α-苄基碳正离子可以在亲电芳香取代反应中攻击富含电子的芳环，形成新的C—C键；β—O—4键断裂后，生成的苯乙醛和Hibbert酮（HK）在酸性条件下容易发生醛醇缩合，形成新的C—C键[48]。研究发现，利用酸性LiBr熔盐水合物预处理生物质（阔叶木、针叶木和禾本科），可以得到基本未缩合的解聚木质素[49]，并且首次在酸解聚的木质素中发现了苯并二噁烷（benzodioxane，BD）结构。结果表明，LiBr和酸协同催化形成α-苄基碳正离子，导致β—O—4键断裂生成HK和芳环上的甲氧基去甲基化形成BD结构。虽然反应生成了α-苄基碳正离子，但并未发生预期中的缩合反应，这是因为木质素在反应过程中一直为固体状态（未溶解），限制了其流动性和α-苄基碳正离子对富含电子的芳族缩合位点的可及性。除了生物质中的天然木质素，由不同工艺分离得到的木质素（硫酸盐木质素、有机溶剂木质素和酸沉淀木质素）也可以在酸性LiBr熔盐水合物中解聚，解聚后木质素的分子质量明显降低，酚羟基的含量大大提高，反应活性得以提高[50]。利用解聚木质素改性酚醛树脂泡沫，木质素的取代量为30%时，木质素基酚醛泡沫具有良好的热稳定性和力学性能，可用于生产难燃型高效保温材料[51]。上述研究提供了一种温和条件下基于酸性LiBr熔盐水合物体系的木质素脱甲基制备富酚羟基木质素的新方法，有利于提高木质素的反应活性。为了进一步明晰酸性LiBr体系下木质素结构中醚键的裂解机制和BD结构的生成机理，Li等人[52]测试了不同反应条件下木质素模型化合物和真实木质素在酸性LiBr体系中的解聚情况。研究发现，LiBr的质量分数是影响木质素脱甲基的关键因素，LiBr的质量分数从30%提高到61%，木质素脱甲基反应明显得到增强，因为高浓度的Br-可以促进SN2取代反应，裂解醚键。温度也影响木质素脱甲基的效率，反应温度从50 ℃提高到100 ℃，脱甲基的效率明显提高，导致72%的甲氧基断裂，酚类的选择性达到80%，温度继续升高则会导致木质素发生缩聚。结果表明，除了去甲基化外，酸性浓LiBr体系还能断裂除二苯基结构中的4—O—5键外的β—O—4、β—5和β—β。β—O—4主要是通过苄基阳离子和烯醇醚中间体裂解，生成HK；其余的键均通过SN2取代反应断裂，部分β—O—4转化为BD结构（图5），在酸性浓LiBr体系中保持稳定。酸的质量分数也是影响LiBr体系中木质素解聚的重要因素。酸环境为0.04 mol/L HCl时，木质素中的β—O—4键可以有效裂解[49]；酸环境为0.1 mol/L HCl时，β—O—4键几乎完全断裂。β—5中芳基烷基醚、芳基甲基醚、β—β中二烷基醚键的断裂则需要较高的酸浓度。酸环境为＞0.5 mol/L的HCl时，发生广泛的去甲基化；酸环境为＞1.5 mol/L的HCl时，木质素甲氧基中的甲基被充分脱除，并且脱甲基的木质素具有良好的抗氧化活性和吸附水中Cr(VI)的能力[53]。这些结果表明，通过调节酸质量分数、LiBr的质量分数、温度等可以有选择性地裂解木质素中不同的连接键，调控木质素的解聚程度。由此可见，酸性LiBr熔盐水合物体系可以在更温和的条件下实现木质素的去甲基化，减少木质素的缩合，将甲氧基转化为酚羟基，有利于富酚羟基木质素的下游应用，如抗氧化剂、重金属吸附剂、邻苯二甲酸的原料等。

图5 BD结构的形成机理[52]Fig.5 Proposed formation mechanism of BD structure

5 MSH预处理生物质原料

MSH还可以直接处理生物质原料，实现整体的生物炼制。Lu等人[54]利用酸性浓LiBr水合物预处理禾本科植物（麦秆、玉米秸秆、香草），产生的水解残渣为生物炭，具有高碳含量、比表面积大、丰富的多孔结构和含氧官能团等特点，对六价铬离子（Cr(VI)）具有良好的去除效率，使生物炭成为潜在的环境修复吸附剂。Chen等人[55]利用酸性浓LiBr水合物体系（质量分数60% LiBr，质量分数0.4% HCl）两步法处理杨木。第一步在110 ℃下处理杨木20 min可以得到产率80.96%的葡萄糖和产率85.60%的木糖，过滤分离后固体木质素残渣用于制备木质素纳米粒子（直径100～200 nm）；第二步在130 ℃下处理过滤获得的水解液120 min，可以将单糖转化为乙酰丙酸和糠醛，同时产生固体生物炭，用于重金属离子的吸附。刘秀知等人[56]利用无机熔盐水合物（ZnCl2和ZnCO3）活化处理经过自水解预处理的杨木，制备了具有自支撑结构的可用于超级电容器电极的多孔碳材料。结果发现，Zn-Cl2和ZnCO3组合处理对自水解后制备的木质生物质基多孔碳材料的电化学性能改善最为显著，在0.2 A/g的电流密度下，比容量高达143.20 F/g，且有利于提高自水解后制备的木质生物质基多孔碳材料的比表面积。

6 结语及展望

熔盐水合物（MSH）是一种类离子液体体系，具有易制备、低成本、无挥发、无毒、环境友好等优点，在木质纤维生物质预处理领域有很大的潜力。MSH可以高效溶解、水解碳水化合物，生产制备糖类、平台化学品、纤维素基功能材料，也能够选择性解聚木质素制备芳香化学品和木质素基材料，对实现生物质全组分分离及高值化利用具有重要意义。近几年，关于MSH预处理生物质的研究报道大幅增加，研究人员取得了一些进展，但还存在许多局限，有关MSH的基础与应用研究仍需进一步探索。

6.1 MSH预处理机理与构效关系研究

MSH预处理生物质是一个复杂的体系，预处理的效果受原料、MSH结构、反应条件等多变量因素影响，亟需深入研究MSH中阴、阳离子协同作用、水含量、体系酸度、反应温度和时间对生物质组分含量和结构的影响规律，为设计适用于生物质预处理的MSH提供理论基础。

6.2 MSH与产品分离及回收再利用问题

MSH预处理生物质时，纤维素和半纤维素会产生单糖及腐殖质等，单糖在MSH中具有良好的溶解性。如何将单糖及杂质从MSH中分离出来，提高MSH的回用次数和预处理效率，仍是目前需解决的问题，提升预处理效率和经济效益需要进一步探究。

6.3 后续产物转化和增值化应用有待拓展

构建基于MSH预处理生物质全组分高效利用的策略，将生物质转化为生物燃料、生物化学品，制备功能材料，充分开发拓展生物质的高值化应用。

相信随着MSH应用技术研究的不断深入，能够进一步发掘MSH在生物质领域中的应用潜力，有望建立基于MSH预处理的生物质精炼体系，实现木质纤维生物质全组分的高值化利用，为“双碳”目标的实现做出重要贡献。