SPORL法與稀酸法對(duì)木質(zhì)生物質(zhì)預(yù)處理效果的研究.pdf

1、目前生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化原料主要為農(nóng)業(yè)廢棄物和能源作物,如玉米秸稈和柳枝稷,但木質(zhì)生物質(zhì)(主要包括軟木和硬木)同樣是生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化的重要原料。本文主要側(cè)重于SPORL法和稀酸法對(duì)木質(zhì)生物質(zhì)的預(yù)處理效果研究。
　　本文首先利用SPORL和稀酸法對(duì)具有不同細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)的道格拉斯松木進(jìn)行了預(yù)處理,考察了不同預(yù)處理方法的作用效果。結(jié)果表明,稀酸預(yù)處理可以去除生物質(zhì)原料中幾乎全部半纖維素,高pH值下SPORL預(yù)處理方法則對(duì)木質(zhì)素去除有明顯效果。但對(duì)于

2、軟木原料,單純半纖維素或者木質(zhì)素的去除并不能有效提高生物質(zhì)酶解率。低pH值的SPORL預(yù)處理方法綜合了稀酸法和高 pH值SPORL預(yù)處理的特點(diǎn),預(yù)處理后可去除90％半纖維素,10~20%木質(zhì)素,因此有效地打破了生物質(zhì)的抗降解屏障,提高了酶解糖化效果。
　　我國(guó)林木采伐和林產(chǎn)品加工廢棄物資源相對(duì)豐富,因此木質(zhì)生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化原料充足。但是由于廢棄物中樹(shù)皮含量較高,造成生物質(zhì)質(zhì)量下降。本研究中考察了樹(shù)皮含量對(duì)SPORL預(yù)處理的影響,并提出

3、了優(yōu)化林產(chǎn)品廢棄物品質(zhì)的方法。通過(guò)SPORL對(duì)道格拉斯松木廢棄物的預(yù)處理和酶解糖化研究表明,在相同預(yù)處理?xiàng)l件下,當(dāng)白木酶解率達(dá)到73%時(shí),樹(shù)皮的酶解率只有41%。原始物料中14.3%的樹(shù)皮含量導(dǎo)致了酶解率下降16%。通過(guò)對(duì)原始物料的尺寸分布和不同尺寸物料進(jìn)行成分分析發(fā)現(xiàn),尺寸篩分過(guò)程可以有效降低原始物料中樹(shù)皮和木質(zhì)素含量,從而提高生物質(zhì)利用率。
　　本研究還分別在165℃和180℃對(duì)道格拉斯松木進(jìn)行SPORL法預(yù)處理,并進(jìn)行了動(dòng)力

4、學(xué)模型建立和分析。通過(guò)實(shí)驗(yàn)和動(dòng)力學(xué)模型分析結(jié)果表明,在保證相同預(yù)處理強(qiáng)度的條件下,降低預(yù)處理溫度可以實(shí)現(xiàn)高糖轉(zhuǎn)化率和低降解產(chǎn)物的平衡。
　　最后,本研究中通過(guò)對(duì)稀酸預(yù)處理得到的白楊木進(jìn)行添加木聚糖酶的酶解實(shí)驗(yàn)考察了影響生物質(zhì)酶解率的影響因素。在木聚糖酶添加量一致的條件下,木聚糖含量低的物料木聚糖和葡聚糖酶解率較高。木聚糖酶添加量對(duì)酶解率的影響效果取決于生物質(zhì)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。相對(duì)于未預(yù)處理物料,預(yù)處理后物料酶解過(guò)程中,提高木聚糖酶對(duì)酶解