臭氧强化蔗渣纤维素乙醇预处理效果的研究
发布时间：2021-02-12 23:58
清洁可再生能源的开发一直是人类关注的重点,纤维素乙醇作为其中的典型代表得到了广泛关注。农业废弃物常作为纤维素乙醇生产的原料,预处理是生产的关键环节。寻找一种经济环保的预处理技术是本研究领域的目标之一。酸爆破处理（steam explosion,SE）是目前较为常用的预处理方式,具有成本低、适用范围广、工艺操作简便等优点,但存在着酶解发酵抑制物较多、设备腐蚀等缺点。本文针对SE处理的优缺点,采用臭氧强化蔗渣纤维素乙醇预处理效果,为农业废弃物蔗渣的高效利用提供了新思路。本文首先研究了臭氧对蔗渣SE处理效果的强化作用。臭氧处理能明显提高蔗渣SE效果,臭氧通入时间从0 min增加到169 min（臭氧浓度60～80 mg/m3,气流量1.5 m L/min）,总糖转化率（单糖释放量/未经处理的蔗渣中碳水化合物的质量）从32.11%上升到45.60%,糖得率329.76 mg/g（单糖释放量/未经处理的蔗渣质量）。通过XPS、ATR-FTIR、CP/MAS NMR、SEM和XRD分析研究了臭氧对蔗渣酸爆破效果的强化机理。结果表明臭氧破坏了木素和LCC的结构从而破坏了胞间层和...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
SE预处理后的物料：a）玉米秸秆；b）蔗渣
第二章臭氧在蔗渣酸爆破预处理中的应用2.1实验方法2.1.1实验原料实验用蔗渣取自广西某造纸厂。将蔗渣原料洗涤干净后风干，过8目筛，除去蔗髓。酶：纤维素复合酶（Ce11uc1ast1.5L，诺维信公司），WhatmanNO.1滤纸（Sigma-Aldrich公司）。化学试剂：葡萄糖、阿拉伯糖、木糖和半乳糖（色谱纯，麦克林）；浓硫酸（98%，分析纯，广州化学试剂厂），无水乙酸钠、冰醋酸、3，5-二硝基水杨酸、氢氧化钠、酒石酸甲钠、苯酚和无水亚硫酸钠（分析纯，上海润捷化学试剂有限公司），苯（分析纯，国药集团化学试剂厂），无水乙醇（分析纯，天津市大茂化学试剂厂）。2.1.2仪器设备图2-1臭氧反应装置Fig.2-1Rotarydeviceofozonepretreatment移动式蒸汽爆破装置（BL-08型，北京繁荣科技有限公司），高效液相色谱（Agilent1100型，美国安捷伦公司），色谱柱（CarbomixPb-NP型，美国Sepaxtechnologies公司），恒温空气摇床（ZWYR-200D型，上海智诚分析仪器制造有限公司），X-射线衍射仪（D8ADVANCE型，德国Bruker公司），紫外分光光度计（Agilent8453，美国），傅里叶变换红外光谱仪（VERTEX70型，美国Bruker公司），离子溅射仪（JEOLJFC-1600型，美国JEOL公司），场发射扫描电镜（MERLIN，德国CarlZeiss公司），核磁共振仪（AVANCEIIIHD600MHz型，美国Bruker公司），实验室微型离心机（LX-800型，江13
第二章臭氧在蔗渣酸爆破预处理中的应用图2-2SE与O3-SE法预处理效果的对比：a）不同预处理阶段原料的变化，SE和O3-SE样品筛分至40~60目；b）SE和O3-SE法预处理后蔗渣的糖转化率Fig.2-2ThecomparisonofpretreatmenteffectbetweenSEmethodandO3-SEmethod:a)Bagasseindifferentpretreatmentstages.TheSEorO3-SEtreatedsamplewasshakenwithsieveinto40~60mesh;b)EffectofincreasingozonedosageandH2SO4concentrationonsugarconversion从图2-2（b）中的糖转化率来看两种提升方式都是有效的，即增加酸添加量可以提高蔗渣SE处理的效果，联合臭氧预处理也可以提高蔗渣SE处理的效果。相比起增加19
【参考文献】：
期刊论文
[1]臭氧对非木材纤维漂白和改性作用研究进展[J]. 张润青,曹海兵,步逸凡,刘佳雯,唐世钰,刘书林,安兴业,刘洪斌. 中国造纸. 2020(06)
[2]响应面法优化玉米秸秆穰发酵燃料乙醇的研究[J]. 李婷婷,郭舒婷,薛天福,宋长虹,杨梅,侯哲生. 吉林农业大学学报. 2020(02)
[3]甘蔗制糖副产物的开发与利用[J]. 路贵龙,王朔,连玉珍,魏云飞. 中国糖料. 2020(02)
[4]纤维素乙醇生产的经济性分析[J]. 田龙,王林风,鲁云风,屈凌波. 河南化工. 2020(03)
[5]纤维素乙醇产业化的技术突破点之一——原料和预处理工艺特异性的高效纤维降解复合酶系就地生产[J]. 曲音波,刘国栋,赵建. 高科技与产业化. 2018(06)
[6]马尾松磨木木素在硫酸盐法蒸煮过程中的降解及缩合[J]. 杨志勇. 中国造纸学报. 2017(03)
[7]过热蒸汽预处理对枫香木材性能的影响[J]. 庄晓伟,潘炘,陈顺伟,蒋应梯. 安徽农业科学. 2016(35)
[8]蔗渣纤维素乙醇的预处理技术研究进展[J]. 闭帅珠,彭林才,陈克利. 生物质化学工程. 2016(02)
[9]响应面法优化沼液预处理玉米秸秆条件的研究[J]. 李建,刘庆玉,郎咸明,包震宇. 可再生能源. 2016(02)
[10]臭氧预处理对玉米秸秆酶解性能的影响[J]. 李诚,王莉,李永富,王韧,陈正行. 林产化学与工业. 2015(06)
博士论文
[1]基于模型物的碱木质素核磁解析研究[D]. 赵承科.华南理工大学 2019
[2]利用农业固体废弃物转化燃料乙醇关键技术研究[D]. 杨焕磊.华南理工大学 2017
[3]木质素新型模型物的合成及其在木质素结构研究中的应用[D]. 岳凤霞.华南理工大学 2012
硕士论文
[1]化学浆回用纤维特性分析及其对酶水解影响的研究[D]. 李亚萍.华南理工大学 2019
[2]酸预处理过程中假木素的生成和LCC结构变化对蔗渣酶解的影响[D]. 万广聪.广西大学 2019
[3]木质纤维生物质酸碱催化水热预处理及酶解的研究[D]. 唐尚媛.北京交通大学 2019
[4]60Co-γ辐照预处理玉米秸秆制备乙醇的研究[D]. 郭栋豪.湖南大学 2018
[5]臭氧和球磨预处理提高玉米秸秆酶解糖化率的研究[D]. 项和济.江南大学 2015
[6]臭氧破解玉米秸秆生物降解屏障的研究[D]. 李诚.江南大学 2015
[7]不同预处理工艺生产纤维素乙醇的技术经济分析[D]. 王丽.大连理工大学 2015
[8]硫酸盐木素的热解研究[D]. 王敏姣.昆明理工大学 2014
[9]芒草蒸汽爆破和离子液体预处理降解产物分析及结构表征[D]. 王丽婷.湖南农业大学 2013
[10]纤维素乙醇生产中木质素生物预处理工艺研究[D]. 盛涛.黑龙江大学 2012
本文编号：3031633
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
SE预处理后的物料：a）玉米秸秆；b）蔗渣
第二章臭氧在蔗渣酸爆破预处理中的应用2.1实验方法2.1.1实验原料实验用蔗渣取自广西某造纸厂。将蔗渣原料洗涤干净后风干，过8目筛，除去蔗髓。酶：纤维素复合酶（Ce11uc1ast1.5L，诺维信公司），WhatmanNO.1滤纸（Sigma-Aldrich公司）。化学试剂：葡萄糖、阿拉伯糖、木糖和半乳糖（色谱纯，麦克林）；浓硫酸（98%，分析纯，广州化学试剂厂），无水乙酸钠、冰醋酸、3，5-二硝基水杨酸、氢氧化钠、酒石酸甲钠、苯酚和无水亚硫酸钠（分析纯，上海润捷化学试剂有限公司），苯（分析纯，国药集团化学试剂厂），无水乙醇（分析纯，天津市大茂化学试剂厂）。2.1.2仪器设备图2-1臭氧反应装置Fig.2-1Rotarydeviceofozonepretreatment移动式蒸汽爆破装置（BL-08型，北京繁荣科技有限公司），高效液相色谱（Agilent1100型，美国安捷伦公司），色谱柱（CarbomixPb-NP型，美国Sepaxtechnologies公司），恒温空气摇床（ZWYR-200D型，上海智诚分析仪器制造有限公司），X-射线衍射仪（D8ADVANCE型，德国Bruker公司），紫外分光光度计（Agilent8453，美国），傅里叶变换红外光谱仪（VERTEX70型，美国Bruker公司），离子溅射仪（JEOLJFC-1600型，美国JEOL公司），场发射扫描电镜（MERLIN，德国CarlZeiss公司），核磁共振仪（AVANCEIIIHD600MHz型，美国Bruker公司），实验室微型离心机（LX-800型，江13
第二章臭氧在蔗渣酸爆破预处理中的应用图2-2SE与O3-SE法预处理效果的对比：a）不同预处理阶段原料的变化，SE和O3-SE样品筛分至40~60目；b）SE和O3-SE法预处理后蔗渣的糖转化率Fig.2-2ThecomparisonofpretreatmenteffectbetweenSEmethodandO3-SEmethod:a)Bagasseindifferentpretreatmentstages.TheSEorO3-SEtreatedsamplewasshakenwithsieveinto40~60mesh;b)EffectofincreasingozonedosageandH2SO4concentrationonsugarconversion从图2-2（b）中的糖转化率来看两种提升方式都是有效的，即增加酸添加量可以提高蔗渣SE处理的效果，联合臭氧预处理也可以提高蔗渣SE处理的效果。相比起增加19
【参考文献】：
期刊论文
[1]臭氧对非木材纤维漂白和改性作用研究进展[J]. 张润青,曹海兵,步逸凡,刘佳雯,唐世钰,刘书林,安兴业,刘洪斌. 中国造纸. 2020(06)
[2]响应面法优化玉米秸秆穰发酵燃料乙醇的研究[J]. 李婷婷,郭舒婷,薛天福,宋长虹,杨梅,侯哲生. 吉林农业大学学报. 2020(02)
[3]甘蔗制糖副产物的开发与利用[J]. 路贵龙,王朔,连玉珍,魏云飞. 中国糖料. 2020(02)
[4]纤维素乙醇生产的经济性分析[J]. 田龙,王林风,鲁云风,屈凌波. 河南化工. 2020(03)
[5]纤维素乙醇产业化的技术突破点之一——原料和预处理工艺特异性的高效纤维降解复合酶系就地生产[J]. 曲音波,刘国栋,赵建. 高科技与产业化. 2018(06)
[6]马尾松磨木木素在硫酸盐法蒸煮过程中的降解及缩合[J]. 杨志勇. 中国造纸学报. 2017(03)
[7]过热蒸汽预处理对枫香木材性能的影响[J]. 庄晓伟,潘炘,陈顺伟,蒋应梯. 安徽农业科学. 2016(35)
[8]蔗渣纤维素乙醇的预处理技术研究进展[J]. 闭帅珠,彭林才,陈克利. 生物质化学工程. 2016(02)
[9]响应面法优化沼液预处理玉米秸秆条件的研究[J]. 李建,刘庆玉,郎咸明,包震宇. 可再生能源. 2016(02)
[10]臭氧预处理对玉米秸秆酶解性能的影响[J]. 李诚,王莉,李永富,王韧,陈正行. 林产化学与工业. 2015(06)
博士论文
[1]基于模型物的碱木质素核磁解析研究[D]. 赵承科.华南理工大学 2019
[2]利用农业固体废弃物转化燃料乙醇关键技术研究[D]. 杨焕磊.华南理工大学 2017
[3]木质素新型模型物的合成及其在木质素结构研究中的应用[D]. 岳凤霞.华南理工大学 2012
硕士论文
[1]化学浆回用纤维特性分析及其对酶水解影响的研究[D]. 李亚萍.华南理工大学 2019
[2]酸预处理过程中假木素的生成和LCC结构变化对蔗渣酶解的影响[D]. 万广聪.广西大学 2019
[3]木质纤维生物质酸碱催化水热预处理及酶解的研究[D]. 唐尚媛.北京交通大学 2019
[4]60Co-γ辐照预处理玉米秸秆制备乙醇的研究[D]. 郭栋豪.湖南大学 2018
[5]臭氧和球磨预处理提高玉米秸秆酶解糖化率的研究[D]. 项和济.江南大学 2015
[6]臭氧破解玉米秸秆生物降解屏障的研究[D]. 李诚.江南大学 2015
[7]不同预处理工艺生产纤维素乙醇的技术经济分析[D]. 王丽.大连理工大学 2015
[8]硫酸盐木素的热解研究[D]. 王敏姣.昆明理工大学 2014
[9]芒草蒸汽爆破和离子液体预处理降解产物分析及结构表征[D]. 王丽婷.湖南农业大学 2013
[10]纤维素乙醇生产中木质素生物预处理工艺研究[D]. 盛涛.黑龙江大学 2012
本文编号：3031633
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