桉木预水解提取半纤维素工艺条件优化及反应动力学研究
发布时间：2021-12-10 13:59
半纤维素是地球上丰富的天然生物高分子聚合物,充分利用植物纤维原料中的半纤维素已成为当前生物质精炼的研究热点,其中热水预水解技术应用较多。桉木富含半纤维素,其高值化利用的研究,对我国生物质资源化与制浆造纸产业的可持续发展有着重要意义。因此,本研究在桉木制浆前对其进行预水解以提取半纤维素,分析了不同预水解条件对预水解液和桉木预水解后桉木片的相关性能的影响,在此基础上对桉木预水解分离得到的半纤维素结构进行表征,并研究了桉木预水解生成木糖水解液的反应动力学,从而为桉木与制浆造纸相结合的生物质精炼提供一定的理论依据与技术支持。采用预水解对桉木木片进行了半纤维素的预提取。以预水解液和桉木预水解后桉木片的相关性能作为衡量指标,评价了不同因素如预水解温度、保温时间、液比及预水解液的初始pH值等对桉木预水解提取半纤维素的影响,并通过P因子优化了桉木预水解提取半纤维素的工艺条件。得出如果仅考虑木糖质量浓度,桉木预水解提取半纤维素的最佳工艺条件为:预水解温度170℃,保温时间为105 min,P因子约为1144,液比1:8,初始pH为4.00。对桉木预水解分离得到的半纤维素结构进行表征,采用安捷伦1200高...
【文章来源】：中国制浆造纸研究院有限公司北京市
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
木质纤维原料的生物质利用
图 1-2 综合林业生物质精炼工厂流程[8]合林业生物质精炼工厂是打破传统制浆的技术，将原料中的半纤维素先分离将其转化为高附加值产品；将黑液进行分离气化提供电和蒸汽等能源；分离素则转化为塑料、胶黏剂、溶剂、表面活性剂等化学品，从而实现生物质资分利用。统的制浆造纸向生物质精炼转变主要有以下 3 种方式：式 1：将植物原料即木片经过酸或者碱处理过后，抽提的水解液发酵成糖，的木片则用于传统的造纸。式 2：先去除植物原料（木片）中的木质素，然后将纸浆发酵生成乙醇等燃木片酸/碱预抽提水解液发酵成糖抽提后的木片造纸
第 1 章 绪论中的糖苷键致使其断裂，难溶解的多糖被水解为易溶解的低聚糖，低聚糖进一步水解为单糖。总之半纤维素的整个水解过程就是半纤维素聚木糖主链上的乙酰基脱落从而生成羧基的过程，这有利于糖苷键的进一步水解，水解的过程也就是半纤维素大分子断裂成小分子，从原料中溶出来的过程，实质上是半纤维素大分子中结构单元间各种联结键部分断裂并溶出的过程，水解最终的 pH 值在 3~4 之间。在酸性介质中半纤维素中的木糖、阿拉伯糖主要发生脱水反应生成糠醛，半乳糖、葡萄糖、甘露糖等则生成 5-羟甲基糠醛（HMF）[10]，HMF 又会反应生成乙酰丙酸、甲酸。其主要的水解反应见图 1-3。在酸性介质中，半纤维素主要降解生成木糖，从而进一步转化为木糖醇、2,3-丁二醇和糠醛等，因此被广泛关注[11]。乙酰基醋酸
【参考文献】：
期刊论文
[1]乙酸强化水热预水解对相思木半纤维素溶出及组分与结构的影响[J]. 郭凯原,石海强,曹楠,牛梅红,平清伟. 中国造纸学报. 2018(03)
[2]热水预处理过程中P因子对杨木半纤维素溶出效果的影响[J]. 徐丰,杨桂花,吉兴香,王强,董吉冉,陈嘉川. 中国造纸. 2018(08)
[3]生物质精炼在制浆造纸应用中的研究进展[J]. 杜博宇. 农家参谋. 2018(07)
[4]木质纤维素类生物质组分分离研究进展[J]. 陈龙,余强,庄新姝,亓伟,王忠铭,袁振宏. 新能源进展. 2017(06)
[5]Characterization of Hemicelluloses Extracted from Populus tomentosa Carr. by the Hydrothermal Method with Ethanol[J]. LianHua Fu,Shan Liu,ShuMing Li,YaYu Li,MingGuo Ma. Paper and Biomaterials. 2017(03)
[6]Comparative Study of Water-soluble and Alkali-soluble Hemicelluloses Extracted by Hydrothermal Pretreatment[J]. LianHua Fu,LingYan Meng,YaYu Li,MingGuo Ma. Paper and Biomaterials. 2017(01)
[7]Extraction of Hemicellulose from Acacia Wood via Autohydrolysis and Ethanol Precipitation[J]. HaiQiang Shi,KaiYuan Guo,YanNing Sun,Na Li,Jian Zhang,MeiHong Niu,QingWei Ping. Paper and Biomaterials. 2016(01)
[8]玉米秸秆酸催化预水解过程中纤维素和半纤维素变化规律研究[J]. 王安,毕佳捷,李海明. 中国造纸. 2016(04)
[9]桉木预水解条件对半纤维素提取效果的研究[J]. 李红斌,房桂干,施英乔,时峰,邓拥军,沈葵忠,丁来保,韩善明,焦健. 造纸科学与技术. 2016(01)
[10]半纤维素转化为糠醛的绿色制备工艺及发展趋势[J]. 高红玲,庞博,杜健,王海松. 纸和造纸. 2015(08)
博士论文
[1]热水预处理杨木半纤维素的局部化学溶解机理[D]. 马静.北京林业大学 2015
[2]生物质木质素结构解析及其预处理解离机制研究[D]. 文甲龙.北京林业大学 2014
[3]农林生物质半纤维素分离及降解制备低聚木糖研究[D]. 边静.北京林业大学 2013
本文编号：3532757
【文章来源】：中国制浆造纸研究院有限公司北京市
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
木质纤维原料的生物质利用
图 1-2 综合林业生物质精炼工厂流程[8]合林业生物质精炼工厂是打破传统制浆的技术，将原料中的半纤维素先分离将其转化为高附加值产品；将黑液进行分离气化提供电和蒸汽等能源；分离素则转化为塑料、胶黏剂、溶剂、表面活性剂等化学品，从而实现生物质资分利用。统的制浆造纸向生物质精炼转变主要有以下 3 种方式：式 1：将植物原料即木片经过酸或者碱处理过后，抽提的水解液发酵成糖，的木片则用于传统的造纸。式 2：先去除植物原料（木片）中的木质素，然后将纸浆发酵生成乙醇等燃木片酸/碱预抽提水解液发酵成糖抽提后的木片造纸
第 1 章 绪论中的糖苷键致使其断裂，难溶解的多糖被水解为易溶解的低聚糖，低聚糖进一步水解为单糖。总之半纤维素的整个水解过程就是半纤维素聚木糖主链上的乙酰基脱落从而生成羧基的过程，这有利于糖苷键的进一步水解，水解的过程也就是半纤维素大分子断裂成小分子，从原料中溶出来的过程，实质上是半纤维素大分子中结构单元间各种联结键部分断裂并溶出的过程，水解最终的 pH 值在 3~4 之间。在酸性介质中半纤维素中的木糖、阿拉伯糖主要发生脱水反应生成糠醛，半乳糖、葡萄糖、甘露糖等则生成 5-羟甲基糠醛（HMF）[10]，HMF 又会反应生成乙酰丙酸、甲酸。其主要的水解反应见图 1-3。在酸性介质中，半纤维素主要降解生成木糖，从而进一步转化为木糖醇、2,3-丁二醇和糠醛等，因此被广泛关注[11]。乙酰基醋酸
【参考文献】：
期刊论文
[1]乙酸强化水热预水解对相思木半纤维素溶出及组分与结构的影响[J]. 郭凯原,石海强,曹楠,牛梅红,平清伟. 中国造纸学报. 2018(03)
[2]热水预处理过程中P因子对杨木半纤维素溶出效果的影响[J]. 徐丰,杨桂花,吉兴香,王强,董吉冉,陈嘉川. 中国造纸. 2018(08)
[3]生物质精炼在制浆造纸应用中的研究进展[J]. 杜博宇. 农家参谋. 2018(07)
[4]木质纤维素类生物质组分分离研究进展[J]. 陈龙,余强,庄新姝,亓伟,王忠铭,袁振宏. 新能源进展. 2017(06)
[5]Characterization of Hemicelluloses Extracted from Populus tomentosa Carr. by the Hydrothermal Method with Ethanol[J]. LianHua Fu,Shan Liu,ShuMing Li,YaYu Li,MingGuo Ma. Paper and Biomaterials. 2017(03)
[6]Comparative Study of Water-soluble and Alkali-soluble Hemicelluloses Extracted by Hydrothermal Pretreatment[J]. LianHua Fu,LingYan Meng,YaYu Li,MingGuo Ma. Paper and Biomaterials. 2017(01)
[7]Extraction of Hemicellulose from Acacia Wood via Autohydrolysis and Ethanol Precipitation[J]. HaiQiang Shi,KaiYuan Guo,YanNing Sun,Na Li,Jian Zhang,MeiHong Niu,QingWei Ping. Paper and Biomaterials. 2016(01)
[8]玉米秸秆酸催化预水解过程中纤维素和半纤维素变化规律研究[J]. 王安,毕佳捷,李海明. 中国造纸. 2016(04)
[9]桉木预水解条件对半纤维素提取效果的研究[J]. 李红斌,房桂干,施英乔,时峰,邓拥军,沈葵忠,丁来保,韩善明,焦健. 造纸科学与技术. 2016(01)
[10]半纤维素转化为糠醛的绿色制备工艺及发展趋势[J]. 高红玲,庞博,杜健,王海松. 纸和造纸. 2015(08)
博士论文
[1]热水预处理杨木半纤维素的局部化学溶解机理[D]. 马静.北京林业大学 2015
[2]生物质木质素结构解析及其预处理解离机制研究[D]. 文甲龙.北京林业大学 2014
[3]农林生物质半纤维素分离及降解制备低聚木糖研究[D]. 边静.北京林业大学 2013
本文编号：3532757
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