化学浆回用纤维特性分析及其对酶水解影响的研究

发布时间：2020-04-09 01:29

【摘要】：废纸循环利用过程中,纤维品质不断劣化,循环至一定程度后,已不再适用于造纸,若能将其进行高值资源化利用,不但可“变废为宝”,还可以提升其应用价值。酶水解能够将纤维有效糖化,是当前生物质能源转化研究中的一种绿色、温和的有效手段,但目前对于回用纤维的酶水解,特别是回用纤维特性对其影响的研究还不充分。本论文以化学浆回用纤维为研究对象,研究了在回用过程中含有残余木素的角质化纤维特性的变化规律及其对纤维酶水解的影响,并探寻了提升酶水解效率的可行方法。研究结果如下:含有残余木素的未漂浆和不含木素的漂白浆纤维经热干燥处理后,纤维润胀能力下降,表面出现褶皱,角质化现象明显。热干燥促使纤维内形成不可逆氢键,造成原纤聚集和共结晶现象,纤维的比表面积、平均孔径和累积孔容也随之减少;未漂浆纤维中的残余木素(含量3.01%)有助于维持纤维原有形态,同时缓解纤维受热后细胞壁的塌陷、收缩现象。此外,纤维品质的劣化对其酶水解有负面影响,对漂白浆回用纤维的酶水解抑制作用更为明显,但是未漂浆中的残余木素在干燥后被紧密包裹在细胞壁内,反而减少了酶对木素的非生产性吸附。随着循环回用程度的增加,未漂和漂白化学浆纤维的角质化程度不断加剧,但最剧烈的原纤聚集和共结晶现象集中发生在最初的两次回用处理中。随着回用次数的增加,两种纤维的品质持续劣化,未漂浆回用纤维中残余木素的支撑作用逐渐减弱,而漂白浆回用纤维的角质化程度高于未漂浆回用纤维。由此造成漂白浆回用纤维具有更高的抗降解特性,未漂浆回用纤维的酶水解效率较之未漂浆原生纤维更低。机械预处理可明显破坏化学浆回用纤维致密的角质化结构,促进细小纤维含量增加,纤维润胀性能大幅度提高,纤维比表面积、平均孔径和累积孔容随之增大,纤维结晶区域也被机械作用力破坏。机械预处理是提高回用纤维酶水解效率的有效手段,并且对漂白浆回用纤维酶水解效果的改善更为显著。水热预处理对回用纤维角质化结构的破坏作用较小。随着预处理时间的延长或温度的提高,回用纤维内半纤维素的降解量增加,纤维素结晶指数因无定形物质的去除而提高,而纤维润胀性能和孔结构的改善效果不甚明显。回用纤维的木糖得率与预处理过程中半纤维素的降解程度相关,但预处理未能明显提高回用纤维的酶水解效率。
【图文】：

过程图,润胀,角质化,纤维细胞

利用是坚持可持续发展之路的重要途径之一，具有节约资行低碳发展的多重效果。然而，废纸回收过程中不可避免地质衰变、杂质残留等问题，既限制废纸回用的品质与次数转化产生影响，特别是其纤维超微结构相比较原生纤维发纸纤维进行酶水解等处理时，其机制也有别于原生纤维[16, 用过程中超微结构特征的变化，分析其品质衰变规律，是有。维的角质化问题发现[11, 18-20]，纤维在回用过程中其品质会发生衰变，纤维的，进而纤维的强度性能普遍降低。即使将纤维重新浸入水生状态。纤维的这种不可逆的结构变化被定义为角质化（维细胞壁重润胀模型如图 1-1 所示。

结构示意图,极质,再润湿,回用纤维

华南理工大学硕士学位论文维素微纤的聚集，，防止原纤可及表面的减少。不少研究者使用 CP/MAS维的超微结构，发现干燥和再润湿作用致使纤维的结晶信号增强并对应形区域信号的减少，表明共结晶有助于纤维角质化的机制[36, 37]。上所述，随着纤维回用次数的增多纤维品质衰变严重，其在造纸工业中越低，但是回用纤维主要来源于生物质，其在可再生能源领域的应用极质纤维原料酶水解制取可发酵糖
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TS724

【参考文献】