微波預(yù)處理玉米秸稈的工藝研究.pdf

1、木質(zhì)纖維素是地球上最豐富、最廉價(jià)的可再生資源，被認(rèn)為是最重要的燃料酒精生產(chǎn)的后續(xù)資源物質(zhì)。目前利用木質(zhì)纖維素生產(chǎn)燃料酒精的技術(shù)原理和工藝路線雖已被認(rèn)知，但由于成本過(guò)高，導(dǎo)致纖維素酒精的價(jià)格尚無(wú)法與糧食酒精相競(jìng)爭(zhēng)，開(kāi)發(fā)新型低成本的燃料酒精生產(chǎn)技術(shù)已成為全世界共識(shí)。預(yù)處理方法和工藝是纖維素類(lèi)生物質(zhì)制取燃料酒精的關(guān)鍵步驟之一，其成本占據(jù)整個(gè)工藝的30％以上，而現(xiàn)有的各種方法都由于成本過(guò)高、能耗過(guò)大一直沒(méi)有得到推廣應(yīng)用。因此開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)適用、效果好

2、的預(yù)處理方法對(duì)生物質(zhì)制取燃料酒精具有重要意義。
　　本論文根據(jù)微波加熱的基本原理，結(jié)合預(yù)處理的目標(biāo)和特點(diǎn)，將其引入秸稈的預(yù)處理過(guò)程，對(duì)不同的吸波介質(zhì)進(jìn)行了比較和選擇，并對(duì)該吸波介質(zhì)下微波預(yù)處理的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　1、吸波介質(zhì)的選擇：分別以HCl、H2SO4、NaOH、H2O、NH3H2O為吸波介質(zhì)，比較不同吸波介質(zhì)下微波預(yù)處理的效果，通過(guò)對(duì)處理后秸稈的成分變化、酶解液還原糖含量以及對(duì)纖維素酶毒性的分

3、析，確定水是對(duì)纖維素酶毒性最小、預(yù)處理效果較好且環(huán)保經(jīng)濟(jì)的吸波介質(zhì)。
　　2、微波水預(yù)處理?xiàng)l件的優(yōu)化：將秸稈分別在不同的液固比、不同的微波功率下處理不同時(shí)間后，分析其成分變化并對(duì)預(yù)處理過(guò)的秸稈進(jìn)行酶水解和等溫同時(shí)糖化(SSF)，通過(guò)比較酶解后的單糖轉(zhuǎn)化率和SSF乙醇產(chǎn)率得到微波水預(yù)處理的最優(yōu)條件：以1g秸稈為底物，按照40:1的液固比加入水，在800W的微波下加熱4min。以該條件下預(yù)處理的秸稈作底物，用纖維素酶水解和SSF時(shí)，獲

4、得49.1%的葡萄糖轉(zhuǎn)化率，21.1%的木糖轉(zhuǎn)化率和76%的理論乙醇產(chǎn)率。
　　3、微波預(yù)處理的機(jī)理分析：應(yīng)用原子力顯微鏡(AFM)觀察微波水預(yù)處理前后的秸稈表面形貌，發(fā)現(xiàn)未經(jīng)處理的秸稈表面光滑、平整，纖維絲排列致密，而經(jīng)微波預(yù)處理后的秸稈表面有很多微孔。結(jié)合本研究中預(yù)處理前后秸稈成分的變化結(jié)果，發(fā)現(xiàn)微波水預(yù)處理與傳統(tǒng)的預(yù)處理方法原理不一樣：傳統(tǒng)的預(yù)處理方法都是通過(guò)纖維素與半纖維素或木質(zhì)素的分離使秸稈致密的結(jié)構(gòu)變得松散，從而提高底