发酵法生产丁醇过程中,产物丁醇对发酵菌株的毒性抑制导致发酵产率低、产品浓度低及后续分离能耗大等问题。用吸附分离法及时移除丁醇可降低产物抑制,且产品性能稳定、过程能耗低。木质素是地球上第二大生物质资源。以木质素为原料制备性能优异的吸附材料用于发酵产物丁醇的分离,不仅可以提高木质素的利用品质,还可以提高丁醇的产率。本文首先考察了普通木质素对模拟发酵液(ABE发酵液)中关键组分丁醇、丙酮和乙醇的吸附性能,并探讨其吸附机理。结果表明,木质素的饱和吸附量大于目前常用吸附剂的饱和吸附量,且易于脱附,在循环使用过程中木质素的吸附性能无显著变化。吸附过程满足拟一级动力学模型,平衡数据符合Langmuir-Freundlich模型。当操作温度在293K与313 K之间时,木质素的吸附是自发吸热过程;在313K与323 K之间是自发放热过程。木质素吸附丁醇和乙醇的原因为氢键和π-π键的共同作用。采用溶解分级法优选出性能最优木质素级分—AIMIAL,研究了AIMIAL对丁醇、丙酮和乙醇的吸附性能。与未分级木质素相比,AIMIAL对丁醇、丙酮和乙醇的饱和吸附量分别提升了75.34%、95.73%和76.27%,且吸附速率加快;脱附液中ABE浓度提高了35.76%;在循环使用过程中,AIMIAL的吸附性能无显著变化。在ABE发酵液中,AIMIAL对丁醇有较好的选择性。AIMIAL与丁醇、丙酮和乙醇之间形成较强的氢键作用和π-π作用。采用自由基聚合法制备了温敏性木质素基系列水凝胶(LGD)吸附剂,考察了LGD系列水凝胶的溶胀和消溶胀行为,确定了吸附性能较优的LGD类型—LGD3。将LGD3应用于对丁醇、丙酮和乙醇的吸附,结果发现,与未处理的木质素相比,LGD3对丁醇、丙酮和乙醇的饱和吸附量分别提高了220.67%、344.14%和312.70%,且吸附速率加快,脱附液中ABE浓度提高了62.88%。LGD3优良的性能源于其温敏性的特征。