水稻秸秆高效降解转化产醇与联合制备重金属吸附剂的研究

发布时间：2021-12-28 22:20

　　水稻是我国主要的粮食作物,其秸秆是丰富的生物质资源,可降解转化为生物乙醇和其它生物化学产品。秸秆纤维乙醇转化涉及三个主要步骤:物理化学预处理、酶降产糖和发酵产醇。然而,由于秸秆中细胞壁的天然抗降解屏障导致生物乙醇转化不仅成本高而且难以产业化生产,还同时残留各种固液废弃物造成环境污染。本研究通过优化具有代表性的物理化学生物质预处理技术,旨在提高水稻秸秆产糖产醇效率和利用固液残留物制备高附加值重金属吸附剂。因此,本研究不仅能增加秸秆乙醇的经济效益,还能减少废弃物排放和修复重金属污染。主要研究结果如下:1. 利用常规水稻品种（中花11）秸秆材料,优化碱（NaOH、CaO）、酸（H₂SO₄）和液体热水（LHW）共四种预处理的反应条件,其最佳处理条件分别是1.5%NaOH、10%CaO、2%H₂SO₄和15 min 200℃LHW;四种最佳预处理分别可以提高秸秆酶解产糖效率（%纤维素）至98%、95%、86%和92%。2. 利用酶解液中的己糖进行酵母发酵,1.5%NaOH、10%CaO、2%H₂

【文章来源】： 华中农业大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：90 页

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摘要
Abstract
缩略词表
1 文献综述
    1.1 生物质与生物质能
        1.1.1 生物质
        1.1.2 生物质能
    1.2 植物细胞壁
        1.2.1 植物细胞壁结构
        1.2.2 植物细胞壁组成
    1.3 生物质预处理
        1.3.1 物理预处理
        1.3.2 化学预处理
        1.3.3 生物预处理
        1.3.4 理化预处理
    1.4 生物质酶解
        1.4.1 纤维素酶解
        1.4.2 半纤维素酶解
        1.4.3 木质素酶解
        1.4.4 果胶酶解
    1.5 乙醇发酵
        1.5.1 酿酒酵母发酵原理
        1.5.2 发酵类型
    1.6 重金属吸附
        1.6.1 镉的危害
        1.6.2 水体镉污染现状
        1.6.3 生物质镉吸附
    1.7 课题研究的目的和意义
2 材料与方法
    2.1 实验材料
    2.2 实验仪器与试剂
    2.3 实验方法
        2.3.1 细胞壁组分提取
        2.3.2 戊糖、己糖和糖醛酸测定
        2.3.3 木质素及灰分测定
        2.3.4 纤维素结晶度测定
        2.3.5 纤维素表面积测定
        2.3.6 纤维素聚合度测定
        2.3.7 半纤维素单糖测定
        2.3.8 蛋白浓度测定
        2.3.9 预处理、酶解和发酵
        2.3.10 交联制备吸附剂
        2.3.11 乙醇浓度测定
        2.3.12 重金属吸附
        2.3.13 固液废渣交联
        2.3.14 镉含量的测定
    2.4 数据统计分析
3 结果分析
    3.1 水稻秸秆酶解的四种预处理条件参数优化
    3.2 四种预处理下水稻秸秆纤维乙醇产率比较
    3.3 四种预处理对水稻细胞壁理化性质的影响分析
        3.3.1 细胞壁组分的提取
        3.3.2 纤维素特性的改变
        3.3.3 半纤维素组成的变化
        3.3.4 纤维素酶吸附的改变
    3.4 四种预处理下水稻秸秆转化残留固液物的优化利用
        3.4.1 吸附剂制备
        3.4.2 镉吸附影响因子分析
4 讨论
    4.1 水稻秸秆生产纤维乙醇的可行性
    4.2 预处理促进木质纤维素降解的机理
    4.3 不同预处理的优缺点
    4.4 不同残留固液物制备的吸附剂比较
5 数据说明
6 全文总结与展望
参考文献
附录
    附录1 试剂配方
    附录2 标准曲线
    附录3 个人简历
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]中国农作物秸秆资源分布及其产业体系与利用路径 [J]. 丛宏斌,姚宗路,赵立欣,孟海波,王久臣,霍丽丽,袁艳文,贾吉秀,谢腾,吴雨浓.  农业工程学报. 2019(22)
[2]木质纤维素的微生物降解 [J]. 许从峰,艾士奇,申贵男,袁媛,晏磊,王伟东.  生物工程学报. 2019(11)
[3]基于微波液化的木质纤维素组分分离和转化——纤维素组分的理化和酶解性质 [J]. 彭霄鹏,聂双喜,刘璟,崔颖.  林业科学. 2019(05)
[4]碱性过氧化氢预处理小麦秸秆强化酶解产糖的研究 [J]. 苗林平,霍丽,徐力,周瑞佳,杨明琰,樊成.  纤维素科学与技术. 2018(04)
[5]玉米芯基活性炭吸附去除水中重金属的实验及机理研究 [J]. 赵研,郎朗,姜彬慧,邓烁.  东北大学学报(自然科学版). 2018(03)
[6]纤维二糖水解酶的研究进展 [J]. 袁茂翼,叶发银,雷琳,赵国华.  食品与发酵工业. 2017(10)
[7]E-waste environmental contamination and harm to public health in China [J]. Xijin Xu,Xiang Zeng,H.Marike Boezen,Xia Huo.  Frontiers of Medicine. 2015(02)
[8]广西锌铟冶炼企业镉废水污染解析及处理对策 [J]. 陶媛,何厚华,宋宁.  中国有色冶金. 2015(01)
[9]矿区村民饮水安全亟待关注——广东大宝山矿区废水污染40余年致沿河400余人患癌案引发的思考 [J]. 蓝楠.  环境保护. 2014(13)
[10]全国土壤污染状况调查公报 [J].   中国环保产业. 2014(05)

博士论文
[1]植物细胞壁果胶结构特性与木质纤维素高效酶解产糖分子机理的研究[D]. 王艳婷.华中农业大学. 2018
[2]我国水稻种植分布及其对气候变化的响应[D]. 段居琦.南京信息工程大学. 2012

硕士论文
[1]乌梁素海大气氮、磷营养盐及重金属沉降的分异规律与入湖量核算[D]. 尹琳琳.内蒙古农业大学. 2014
[2]影响土壤中重金属淋溶的主要因素的研究[D]. 白梅.湖南农业大学. 2011



本文编号：3554838