玉米秸秆液氨/过氧化氢联合预处理的试验研究

发布时间：2021-08-20 01:36

　　农业剩余物数量庞大、形式多样,被认为是最具有战略意义的可再生能源的原材料之一；车用燃料乙醇技术成熟、使用广泛,燃料乙醇作为即将枯竭的化石燃料的补充或替代应用前景广阔。因此,以农作物秸秆为原料制取纤维素乙醇的技术与工艺已成为能源领域的热点课题。木质纤维原料乙醇化的生化路线主要包括了预处理、酶水解和发酵三个主要步骤。其中预处理是为了破坏木质纤维结构,解除木质素和半纤维素对纤维素的缠绕和包裹,以提高酶对原料的可及性与催化效率。本文在传统的氨纤维膨胀（Ammonia fiber expansion, AFEX）预处理工艺基础上,提出了过氧化氢液氨联合预处理技术（Combined hydrogen peroxide and liquid ammonia treatment, HP-LAT）.以玉米秸秆为研究对象,对HP-LAT预处理技术深入研究,为木质纤维原料新型预处理工艺设计提供理论依据,同时促进纤维素乙醇的基础研究并推进其开发利用。本文主要研究内容及结论如下：（1）完成了玉米秸秆的过氧化氢（Hydrogen peroxide treatment,HP）、液氨（Liquid ammonia t... 

【文章来源】：南京农业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：113 页

【学位级别】：博士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 玉米秸秆的组成与结构
        1.1.2 生物质能源转化技术平台
    1.2 玉米秸秆的预处理方法及研究现状
        1.2.1 预处理的目的和重要性
        1.2.2 典型的预处理技术
        1.2.3 各种预处理方法的对比
        1.2.4 玉米秸秆预处理技术的发展趋势
    1.3 本文的研究方法与研究内容
        1.3.1 研究方法
        1.3.2 研究内容
    参考文献
第2章 玉米秸秆过氧化氢、液氨单独预处理试验研究
    2.1 引言
    2.2 材料与方法
        2.2.1 试验原材料和试剂
        2.2.2 试验装置和仪器设备
        2.2.3 预处理
        2.2.4 酶水解
        2.2.5 分析方法
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 原材料成分分析
        2.3.2 HP预处理对固体回收率与组分的影响
        2.3.3 HP预处理对酶解率的影响
        2.3.4 LAT预处理对固体回收率与组分的影响
        2.3.5 LAT预处理对酶解率的影响
    2.4 本章小结
    参考文献
第3章 玉米秸秆液氨/过氧化氢联合预处理及对比试验研究
    3.1 引言
    3.2 材料与方法
        3.2.1 过氧化氢液氨联合预处理(HP-LAT)
        3.2.2 对比研究分析方法
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 HP-LAT预处理对固体回收率与组分的影响
        3.3.2 HP-LAT预处理对酶解率的影响
        3.3.3 不同预处理方法对固体回收率与组分的影响
        3.3.4 不同预处理方法对单糖产率的影响
        3.3.5 木质素去除率与糖产量关系
        3.3.6 木聚糖降解率与糖产量关系
        3.3.7 质量平衡
    3.4 本章小结
    参考文献
第4章 玉米秸秆不同部位液氨/过氧化氢联合预处理试验研究
    4.1 引言
    4.2 材料与方法
        4.2.1 材料
        4.2.2 方法
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 玉米秆、玉米叶、玉米芯成分分析
        4.3.2 HP-LAT预处理对玉米秸秆不同部位固体回收率与组分的影响
        4.3.3 HP-LAT预处理对玉米秸秆不同部位酶解率的影响
        4.3.4 质量平衡
    4.4 本章小结
    参考文献
第5章 液氨/过氧化氢联合预处理对玉米秸秆表面形态及结构特性的影响
    5.1 引言
    5.2 材料与方法
        5.2.1 材料
        5.2.2 超景深显微分析
        5.2.3 X射线衍射光谱分析
        5.2.4 FTIR光谱分析
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 预处理对生物质微观表面物相形态的影响
        5.3.2 预处理对纤维素结晶度的影响
        5.3.3 预处理对玉米秸秆化学结构特性的影响
    5.4 本章小结
    参考文献
第6章 结论与建议
    6.1 结论
    6.2 创新点
    6.3 后续研究建议
攻读博士学位期间发表的论文及申请的专利
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]离子液体预处理纤维素及木质纤维素的研究进展[J]. 张长波,刘仲齐,杨双,居学海,王蕾,赵长海.  农业资源与环境学报. 2013(06)
[2]浅谈生物质分布式能源[J]. 齐建荟,王永佳,林磊,张新建,韩奎华.  能源与环境. 2013(04)
[3]斑茅酶解转化可发酵单糖的液氨预处理及参数优化[J]. 刘建军,彭何欢,赵相君,程成,陈峰,邵千钧.  生物工程学报. 2013(03)
[4]木质生物质制取燃料乙醇的现状与挑战[J]. 刘姗姗,王强,杨桂花,陈嘉川.  中华纸业. 2013(06)
[5]水热预处理竹子促进酶解的效果及其影响因素[J]. 彭锦星,邵千钧.  化工学报. 2013(07)
[6]生物质资源发展现状与前景分析[J]. 孙庆丰.  石油石化节能与减排. 2013(01)
[7]碱处理对玉米秸秆纤维素结构的影响[J]. 郑明霞,李来庆,郑明月,王旭,马海玲,王凯军.  环境科学与技术. 2012(06)
[8]超声波辅助碱分离毛竹半纤维素[J]. 彭红,胡铮瑢,余紫苹,阮榕生.  农业工程学报. 2012(09)
[9]蒸汽爆破对玉米秸秆理化特性的影响[J]. 任天宝,徐桂转,马孝琴,于政道,宋安东,张百良.  高压物理学报. 2012(02)
[10]玉米秸秆稀酸蒸汽爆破协同作用机制研究[J]. 贾天宇,廖克俭,佟名友,王鑫,李秀铭.  当代化工. 2011(12)

博士论文
[1]蒸汽爆破—微波辐射联合预处理玉米秸秆的研究[D]. 庞锋.天津大学 2012
[2]秸秆制乙醇的超临界亚临界组合预处理与水解研究[D]. 赵岩.清华大学 2009
[3]木质纤维素转化为生物乙醇过程中关键问题的研究[D]. 吕学斌.天津大学 2009
[4]玉米秸秆为原料燃料乙醇制备的关键问题研究[D]. 李冬梅.哈尔滨工业大学 2008

硕士论文
[1]不同预处理工艺对竹子制备纤维素乙醇酶解效果的影响[D]. 诸力.浙江农林大学 2012
[2]离子液体预处理玉米秸秆并转化为燃料乙醇一步工艺研究[D]. 李卫杰.天津大学 2010
[3]微波—蒸汽爆破联合预处理玉米秸秆的研究[D]. 于胜栓.天津大学 2010
[4]废竹质纤维预处理及其酶解的研究[D]. 姜晓云.浙江工业大学 2010
[5]超声波辅助生物催化降解木质纤维素制燃料乙醇的研究[D]. 梁江华.天津大学 2007



本文编号：3352546