超声波—微波辅助紫茎泽兰水解制取还原糖的研究

发布时间：2022-02-17 07:46

　　紫茎泽兰作为一种有毒有害杂草,将其水解为还原糖（Total Reducing Sugars,“TRS”）应用于工业乙醇生产和医药食品方面,这一研究将是紫茎泽兰资源化利用的一个新途径。本文首先开展油浴加热-磁力搅拌辅助水解反应和超声波-微波辅助水解反应对紫茎泽兰水解制取还原糖的催化剂筛选和水解条件的研究;然后以响应面分析法优化超声波-微波辅助分子筛催化紫茎泽兰水解制取还原糖的最佳工艺条件,并建立分子筛催化紫茎泽兰制取还原糖的反应动力学模型。通过研究,获得以下主要结论:（1）在油浴加热-磁力搅拌辅助水解反应中,采用无机酸（硫酸、磷酸、盐酸）、有机酸（对甲苯磺酸、马来酸、柠檬酸）、分子筛（ZSM-5、MCM-41、Hβ）九种催化剂催化紫茎泽兰水解制取还原糖。试验表明,无机酸中硫酸催化的效果较佳,较佳的水解条件为:反应温度94℃、硫酸浓度20%、液固比40:1和反应时间7h,还原糖得率获得最大值为23.71%;有机酸中马来酸的催化效果较佳,较佳的水解条件为:反应温度95℃、催化剂浓度2.5%、液固比50:1和反应时间5h,还原糖得率获得最大值为25.33%;分子筛中ZSM-5催化的效果较佳,较... 

【文章来源】：昆明理工大学云南省

【文章页数】：108 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 课题研究的目的及意义
    1.3 国内外的研究现状
        1.3.1 生物质概述
        1.3.2 木质纤维素的水解
        1.3.3 超声波-微波辅助生物质水解
        1.3.4 紫茎泽兰的概述
    1.4 本文研究内容
        1.4.1 紫茎泽兰水解制取还原糖的研究
        1.4.2 超声波-微波辅助分子筛催化紫茎泽兰水解制取还原糖的研究
        1.4.3 ZSM-5 催化紫茎泽兰制取还原糖的动力学研究
    1.5 本文技术路线和创新点
        1.5.1 技术路线
        1.5.2 创新点
第二章 紫茎泽兰水解制取还原糖的研究
    2.1 材料与方法
        2.1.1 试验材料
        2.1.2 试验仪器
        2.1.3 试验装置
        2.1.4 试验方法
        2.1.5 分析方法
    2.2 试验方案
        2.2.1 油浴加热-磁力搅拌水解反应
        2.2.2 超声波-微波辅助水解反应
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 油浴加热-磁力搅拌辅助水解反应
        2.3.2 超声波-微波辅助水解反应
        2.3.3 催化剂的筛选结果和水解反应试验结果的对比
    2.4 本章小结
第三章 超声波-微波辅助分子筛催化紫茎泽兰水解制取还原糖的优化试验研
    3.1 材料与方法
        3.1.1 试验材料
        3.1.2 试验仪器
        3.1.3 试验装置
        3.1.4 试验方法
        3.1.5 分析方法
    3.2 试验方案
        3.2.1 Plackett-Burman(P-B)试验设计
        3.2.2 响应面优化试验设计
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 ZSM-5 催化水解紫茎泽兰制取还原糖优化试验与模型验证
        3.3.2 MCM-41 催化水解紫茎泽兰制取还原糖优化试验与模型验证
        3.3.3 Hβ催化水解紫茎泽兰制取还原糖优化试验与模型验证
    3.4 本章小结
第四章 ZSM-5 催化紫茎泽兰水解制取还原糖的动力学研究
    4.1 材料与方法
        4.1.1 试验材料
        4.1.2 试验仪器
        4.1.3 试验装置
        4.1.4 试验方法
        4.1.5 分析方法
    4.2 水解模型的建立与验证
        4.2.1 水解模型的建立
        4.2.2 水解模型的验证
    4.3 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
致谢
参考文献
附录 (攻读硕士学位期间科研成果)


【参考文献】：
期刊论文
[1]复合分子筛催化微晶纤维素水解[J]. 于杰,王景芸,王震,周明东,王海彦.  化学通报. 2018(10)
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[3]马来酸催化竹屑水解高收率制备戊糖的工艺研究[J]. 林艳,房桂干,邓拥军.  现代化工. 2017(02)
[4]固体酸催化纤维素水解转化葡萄糖的研究进展[J]. 赵博,胡尚连,龚道勇,李会萍.  化工进展. 2017(02)
[5]紫茎泽兰与牛粪混合干发酵产沼气的试验研究[J]. 李珍,苏有勇,曹茂炅.  中国沼气. 2016(02)
[6]超声波、微波促进纤维素的水解[J]. 姜沁君,阳志高.  中国教育技术装备. 2016(01)
[7]紫茎泽兰的化学成分研究[J]. 张梅,刘伟丽,高峡,谭建文,万方浩.  热带亚热带植物学报. 2015(06)
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博士论文
[1]生物质碳基固体酸催化生物质水解的机理研究[D]. 刘婉玉.浙江大学 2016
[2]紫茎泽兰微波热解行为及产物综合利用研究[D]. 郑照强.昆明理工大学 2015
[3]杂色云芝液态和固态发酵产漆酶及离子液体对生物质预处理的研究[D]. 朱友双.山东大学 2011
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[5]稀硝酸作用下玉米秸秆热水解及水解液生物酸化的研究[D]. 张蕊.天津大学 2011
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硕士论文
[1]工业木质素基固体酸的制备及催化水解纤维素的研究[D]. 朱俊东.华侨大学 2017
[2]紫茎泽兰厌氧消化资源化利用研究[D]. 李珍.昆明理工大学 2016
[3]碳基固体酸催化纤维素水解研究[D]. 刘芸.华北电力大学 2015
[4]木薯渣纤维素和淀粉的糖化及其发酵丁醇的研究[D]. 傅超英.华南理工大学 2014
[5]沸石分子筛孔结构及酸性对催化纤维素水解作用的研究[D]. 刘振.郑州大学 2014
[6]海带发酵制备燃料乙醇与丁醇的探索研究[D]. 李锋.广西科技大学 2013
[7]稻草秸秆超低酸水解机理及水解动力学研究[D]. 李自豪.武汉工程大学 2013
[8]离子液体中纤维素水解和果糖脱水反应的研究[D]. 冯建萍.大连理工大学 2012
[9]螺杆挤出汽爆玉米秸秆的糖化研究[D]. 黄秋婷.北京化工大学 2009
[10]纤维素稀酸水解制取燃料酒精的试验研究[D]. 安宏.浙江大学 2005



本文编号：3629075