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文檔簡介
1、化石原料的日益枯竭及其使用所帶來的環(huán)境危機推動了可再生能源的發(fā)展。生物質(zhì)作為化石原料的可替代能源,因其分布廣泛、產(chǎn)量巨大、成本低和可再生性等優(yōu)點而成為研究的熱點。木質(zhì)纖維素水解為還原糖,再經(jīng)發(fā)酵制取燃料乙醇是生物質(zhì)能利用的一個重要方向。在現(xiàn)有水解技術(shù)的基礎(chǔ)上,探索綠色高效的預處理技術(shù),以獲得較高的還原糖產(chǎn)率是當前工作的重點。scCO2因其環(huán)境友好、化學性質(zhì)穩(wěn)定和廉價易得等優(yōu)點而成為超臨界的首選溶劑,在超臨界技術(shù)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。<
2、br> 本文對木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)預處理技術(shù)進行了探討。重點研究了玉米芯、高粱稈、玉米秸稈及稻稈的scCO2,用酶水解對預處理的效果進行評價,并分別考察了超聲預處理、scCO2耦合超聲預處理以及以水和乙醇為共溶劑的scCO2預處理對于玉米芯和玉米秸稈酶水解的強化,通過XRD和SEM等表征結(jié)果闡明預處理的作用機理,得到如下結(jié)果:
1.分別以玉米芯、高粱稈、玉米秸稈和稻稈為原料,使用scCO2進行預處理,研究預處理過程中預處理時間
3、、溫度、壓力以及水-干基重量比等因素對酶水解后還原糖產(chǎn)率的影響,探索不同原料的最佳預處理條件。實驗結(jié)果表明,對于不同種類的木質(zhì)纖維素,scCO2預處理的效果存在差異,不同原料在其最佳scCO2預處理條件下的還原糖產(chǎn)率分別為:玉米芯63.2%,高粱稈54.1%,玉米秸稈50.2%,稻稈57.3%,較未處理樣品分別提高了49.6%、44.4%、34%和28%。通過預處理前后樣品的SEM表征結(jié)果可以看出scCO2預處理顯著破壞了原料的微觀結(jié)構(gòu)
4、,提高了纖維素酶對纖維素的可接觸表面積,從而增加了原料的還原糖產(chǎn)率。
2.分別以玉米芯和玉米秸稈為原料,使用超聲進行預處理,研究預處理過程中超聲時間、溫度以及溶媒比等因素對酶水解后還原糖產(chǎn)率的影響,探索不同原料的最佳預處理條件。實驗結(jié)果表明,玉米芯和玉米秸稈在其最佳超聲預處理條件下的還原糖產(chǎn)率分別為15.9%和21.5%,較未處理樣品分別相對增加了16.9%和32.7%。
3.分別以玉米芯和玉米秸稈為原料,使用scC
5、O2與超聲耦合過程對其進行預處理,考察超聲時間對酶水解后還原糖產(chǎn)率的影響,探索最佳的超聲時間。實驗結(jié)果表明,玉米芯和玉米秸稈在其最佳scCO2禍合超聲預處理條件下的還原糖產(chǎn)率分別為66.5%和54.4%,較未處理樣品分別增加了52.9%和38.2%。通過耦合預處理和單純scCO2預處理后樣品的SEM表征結(jié)果可以看出,相比于單純scCO2預處理,scCO2耦合超聲預處理可以更大程度上破壞木質(zhì)纖維素的表面結(jié)構(gòu),從而提高了還原糖產(chǎn)率。
6、 4.以玉米芯和玉米秸稈為原料,使用以水和乙醇為共溶劑的scCO2進行預處理,在原料最佳水-干基重量比不變的條件下,考察乙醇-水體積比對酶水解后還原糖產(chǎn)率的影響,探索最佳的乙醇-水體積比。實驗結(jié)果表明,玉米芯在其最佳的乙醇-水體積比時的還原糖產(chǎn)率為60.5%,較scCO2預處理時的還原糖產(chǎn)率降低了2.7%,而玉米秸稈在其最佳的乙醇-水體積比時的還原糖產(chǎn)率為53.5%,較scCO2預處理時的還原糖產(chǎn)率增加了3.3%,并未發(fā)生顯著的增加,
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