酶预处理蔗渣氧碱制浆及其脱木素选择性的研究
发布时间：2021-03-30 11:15
氧碱制浆是一种新型、清洁、环保的制浆方法,然而所得浆料碳水化合物降解严重,阻碍了其工业化进程。本文利用漆酶及半纤维素酶对蔗渣进行预处理,研究蔗渣纤维微观结构与后续蒸煮药液渗透的关系。通过HO·和O2-·处理酶预处理后氧碱蒸煮过程浆料,研究酶预处理对氧碱蒸煮过程中蔗渣的脱木素能力和脱木素选择性的影响。最后,通过酶预处理和自由基控制来提高蔗渣氧碱制浆的脱木素选择性。通过研究酶预处理对蔗渣原料及药液渗透的影响发现:酶预处理可以调节纤维的平均孔径及比表面积,从而进一步改善后续碱浸渍过程中药液的渗透和反应效率。综合性判断出最佳的漆酶预处理工艺为:酶用量80 U/g,处理时间6 h,pH为5,处理温度50℃;最佳的半纤维素酶预处理工艺为:酶用量5 AXU/g,处理时间4 h,pH为8.5,处理温度50℃。半纤维素酶预处理对蔗渣原料微观结构的改善效果优于漆酶预处理,同时药液渗透性能改善更佳。通过研究酶预处理对自由基选择性脱除蔗渣木素的影响表明:漆酶与半纤维素酶预处理后蔗渣在氧碱蒸煮1 h时表现出来良好的脱木素选择性。HO·处理漆酶预处理后和半纤维素酶预处理...
【文章来源】：昆明理工大学云南省
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
自由基与纤维链内部反应机理
昆明理工大学硕士学位论文6性基团。在高温强碱性条件下1,4-β糖苷键也发生断裂，从而导致纤维素发生严重的氧化降解[34]。图1.3自由基与纤维链末端反应机理Fig.1.3Thereactionmechanismofhydroxylradicalandterminalcarbohydrates纤维素发生剥皮反应时HO·亲电攻击从末端碳开始，如图1.3所示，HO·使葡萄糖单元上末端甲基脱除形成甲醇和葡萄糖自由基，结合一个质子后形成活性羟基即形成β-D葡萄糖，随后碳水化合物降解反应发生。和纤维发生裂解反应一样，只是使纤维链端的β-D葡萄糖由表及里脱落。1.3.3氧碱制浆脱木素选择性研究现状脱木素的选择性一般用脱木素前后浆料木素的脱除率与黏度降低率的比值来表示。在氧碱制浆过程中，脱木素选择性差的自由基往往导致所得浆料的质量不如人意，如HOO·、HO·等基团。基于以上现状，有必要对不同工艺实施方式、制浆过程中碳水化合物降解机理进行探究，从而研发出减小制浆过程中碳水化合物降解的有效方式，进行相应的技术创新以改善成浆性能。目前阶段，为提高氧碱制浆过程中脱木素选择性主要从以下三点进行突破[47]：1.优化调整蒸煮工艺参数；2.添加纤维保护剂，如碳酸镁、蒽醌、自由基控制剂等；3.对纤维进行预处理。在实验室范围内，针对蔗渣氧碱制浆研究脱木素选择性差的问题，陈克利等人[48-50]研究已经取得一定的成果，尤其是降低蒸煮能耗方面取得了较大的突破，使蒸煮工艺参数中，蒸煮温度降低到100℃-105℃，最高压力控制在0.9MPa内，同时获得了白度超过60%ISO的优质氧碱浆。本课题组也研究了通过在氧碱制浆过程中添加自由基促进剂蒽醌-2磺酸钠，调节制浆过程中HO·与O2-·比例，蔗渣氧碱制浆脱木素选择性也获得一定的提高[51]。李红、岳凤霞等人[52,53]通过对蔗渣
昆明理工大学硕士学位论文29半纤维素酶预处理后蔗渣原料的比表面积较漆酶处理样高的结果是相一致的。图2.9酶预处理后蔗渣原料电镜扫描图Fig.2.9SEMimageofbagassefiberbeforeandafterenzemypretreatment
【参考文献】：
期刊论文
[1]新形势下造纸行业纤维原料供应对策分析[J]. 房桂干,沈葵忠,李晓亮. 造纸信息. 2018(05)
[2]裂褶菌漆酶的酶学性质及对造纸废水深度处理研究[J]. 赵文娟,秦涛,张强,徐升运. 环境科学与技术. 2018(05)
[3]蔗渣和桉木混合制浆的研究与探索[J]. 孙廷聪,段经奎,张富华. 中国造纸. 2018(02)
[4]杨木横向碱浸渍扩散的研究[J]. 王永贵,岳金权. 南京林业大学学报(自然科学版). 2014(01)
[5]聚木糖酶和漆酶预处理对减少CEH和ECF漂白中含氯漂剂用量的研究[J]. 马倩倩. 国际造纸. 2013(04)
[6]漆酶的结构与催化反应机理[J]. 靳蓉,张飞龙. 中国生漆. 2012(04)
[7]石墨纤维的比表面积与孔隙结构的测定与分析[J]. 郑明飞,张爱清,杨天耀,李喜明,郑清启,张晋. 功能材料. 2011(S4)
[8]我国非木材纤维制浆的发展概况与技术进步(之一) 竹子与麦草[J]. 詹怀宇,付时雨,李海龙. 中华纸业. 2011(09)
[9]蔗渣两段氧碱制浆的研究[J]. 孙兵,刘玉新. 国际造纸. 2011(02)
[10]云南临沧蔗渣浆纸项目开机[J]. 雕龙. 造纸化学品. 2010(04)
博士论文
[1]蔗渣浆二氧化氯漂白过程AOX生成机理研究[D]. 聂双喜.广西大学 2015
硕士论文
[1]蔗渣氧碱制浆过程中含氧自由基的表征及其作用[D]. 尚振.昆明理工大学 2017
[2]白腐菌SQ01木质素降解酶对酚类和非酚类物质的转化研究[D]. 张新宪.山西大学 2016
[3]漆酶预处理改善蔗渣氧碱制浆的研究[D]. 李红.昆明理工大学 2013
[4]甘蔗渣低温氧碱制浆系统的研究[D]. 韩绍中.昆明理工大学 2009
[5]生物预处理蔗渣低温氧碱制浆的研究[D]. 岳凤霞.昆明理工大学 2008
[6]麦草环保型氧碱制浆新技术研究[D]. 卢立正.天津科技大学 2001
本文编号：3109414
【文章来源】：昆明理工大学云南省
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
自由基与纤维链内部反应机理
昆明理工大学硕士学位论文6性基团。在高温强碱性条件下1,4-β糖苷键也发生断裂，从而导致纤维素发生严重的氧化降解[34]。图1.3自由基与纤维链末端反应机理Fig.1.3Thereactionmechanismofhydroxylradicalandterminalcarbohydrates纤维素发生剥皮反应时HO·亲电攻击从末端碳开始，如图1.3所示，HO·使葡萄糖单元上末端甲基脱除形成甲醇和葡萄糖自由基，结合一个质子后形成活性羟基即形成β-D葡萄糖，随后碳水化合物降解反应发生。和纤维发生裂解反应一样，只是使纤维链端的β-D葡萄糖由表及里脱落。1.3.3氧碱制浆脱木素选择性研究现状脱木素的选择性一般用脱木素前后浆料木素的脱除率与黏度降低率的比值来表示。在氧碱制浆过程中，脱木素选择性差的自由基往往导致所得浆料的质量不如人意，如HOO·、HO·等基团。基于以上现状，有必要对不同工艺实施方式、制浆过程中碳水化合物降解机理进行探究，从而研发出减小制浆过程中碳水化合物降解的有效方式，进行相应的技术创新以改善成浆性能。目前阶段，为提高氧碱制浆过程中脱木素选择性主要从以下三点进行突破[47]：1.优化调整蒸煮工艺参数；2.添加纤维保护剂，如碳酸镁、蒽醌、自由基控制剂等；3.对纤维进行预处理。在实验室范围内，针对蔗渣氧碱制浆研究脱木素选择性差的问题，陈克利等人[48-50]研究已经取得一定的成果，尤其是降低蒸煮能耗方面取得了较大的突破，使蒸煮工艺参数中，蒸煮温度降低到100℃-105℃，最高压力控制在0.9MPa内，同时获得了白度超过60%ISO的优质氧碱浆。本课题组也研究了通过在氧碱制浆过程中添加自由基促进剂蒽醌-2磺酸钠，调节制浆过程中HO·与O2-·比例，蔗渣氧碱制浆脱木素选择性也获得一定的提高[51]。李红、岳凤霞等人[52,53]通过对蔗渣
昆明理工大学硕士学位论文29半纤维素酶预处理后蔗渣原料的比表面积较漆酶处理样高的结果是相一致的。图2.9酶预处理后蔗渣原料电镜扫描图Fig.2.9SEMimageofbagassefiberbeforeandafterenzemypretreatment
【参考文献】：
期刊论文
[1]新形势下造纸行业纤维原料供应对策分析[J]. 房桂干,沈葵忠,李晓亮. 造纸信息. 2018(05)
[2]裂褶菌漆酶的酶学性质及对造纸废水深度处理研究[J]. 赵文娟,秦涛,张强,徐升运. 环境科学与技术. 2018(05)
[3]蔗渣和桉木混合制浆的研究与探索[J]. 孙廷聪,段经奎,张富华. 中国造纸. 2018(02)
[4]杨木横向碱浸渍扩散的研究[J]. 王永贵,岳金权. 南京林业大学学报(自然科学版). 2014(01)
[5]聚木糖酶和漆酶预处理对减少CEH和ECF漂白中含氯漂剂用量的研究[J]. 马倩倩. 国际造纸. 2013(04)
[6]漆酶的结构与催化反应机理[J]. 靳蓉,张飞龙. 中国生漆. 2012(04)
[7]石墨纤维的比表面积与孔隙结构的测定与分析[J]. 郑明飞,张爱清,杨天耀,李喜明,郑清启,张晋. 功能材料. 2011(S4)
[8]我国非木材纤维制浆的发展概况与技术进步(之一) 竹子与麦草[J]. 詹怀宇,付时雨,李海龙. 中华纸业. 2011(09)
[9]蔗渣两段氧碱制浆的研究[J]. 孙兵,刘玉新. 国际造纸. 2011(02)
[10]云南临沧蔗渣浆纸项目开机[J]. 雕龙. 造纸化学品. 2010(04)
博士论文
[1]蔗渣浆二氧化氯漂白过程AOX生成机理研究[D]. 聂双喜.广西大学 2015
硕士论文
[1]蔗渣氧碱制浆过程中含氧自由基的表征及其作用[D]. 尚振.昆明理工大学 2017
[2]白腐菌SQ01木质素降解酶对酚类和非酚类物质的转化研究[D]. 张新宪.山西大学 2016
[3]漆酶预处理改善蔗渣氧碱制浆的研究[D]. 李红.昆明理工大学 2013
[4]甘蔗渣低温氧碱制浆系统的研究[D]. 韩绍中.昆明理工大学 2009
[5]生物预处理蔗渣低温氧碱制浆的研究[D]. 岳凤霞.昆明理工大学 2008
[6]麦草环保型氧碱制浆新技术研究[D]. 卢立正.天津科技大学 2001
本文编号：3109414
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