离子液体碱溶液脱除秸秆中的木质素

发布时间：2020-06-26 19:03

【摘要】：随着化石资源的过度开采和逐渐枯竭,人们日益重视可再生资源的研究与开发。生物质具有价廉易得,可降解等优点。作为农业大国,我国秸秆资源丰富,秸秆中含有丰富的纤维素。利用纤维素制备燃料乙醇,如何高效的去除原料中的木质素是实现产业化的关键之一。本文采用两种离子液体([Amim]Cl、[Emim][CH3COO])碱溶液对玉米秸秆进行预处理,首先我们利用Na OH溶液对秸秆进行处理,经过预实验发现碱对木质素具有一定脱除效果,但同时造成纤维素和半纤维素不必要的损失。下一步从反应温度、反应时间和固液比三个方面考察了两种离子液体碱溶液对秸秆中木质素的脱除效率,以单因素和Box-Behnken设计实验,得到了适宜的工艺条件:[Emim][CH3COO]离子液体碱溶液在反应温度98.5℃,反应时间1.31 h,固液比1:8.5,此时纤维素的理论值为86.15%。在此条件下对玉米秸秆进行预处理三次,最终固形物中纤维素含量的平均值为86.11%,半纤维素含量为9.1%,木质素含量为2.27%,木质素脱除率为87.4%。利用两种胆碱类离子液体([Ch][Ac]、[Ch][Lys])对秸秆预处理,[Ch][Lys]在预处理12 h时,纤维素含量为60.5%,木质素的脱除率达到36.7%,预处理效果更好。电化学预处理能够在一定程度上对秸秆进行氧化降解。实验阳极采用铂片,阴极采用钛片,在15 mm的电极间距下,考察两种离子液体水溶液([Emim]Cl、[Hmim]Cl)对秸秆的处理效果。实验表明,20%的[Hmim]Cl水溶液作为电解液对秸秆进行处理效果最好,反应520 min,还原糖收率达到88.43%,电解液中的还原糖浓度为3.28 g·L-1。利用纤维素酶对处理后的秸秆进行酶解糖化,从酶用量、pH值和反应温度三个因素考察纤维素酶水解的最佳工艺条件,通过正交试验设计,获得最优酶解条件。[Emim][CH3COO]离子液体碱溶液处理后的秸秆在酶解时效果最好,最佳的酶解工艺条件为反应温度45℃,pH值5.0,用酶量150 U·mL-1,在反应72 h后,还原糖浓度为13.91 g·L-1。
【学位授予单位】：河南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TK6
【图文】：

木质纤维素,结构示意图

但其利用率却很低，绝大部分被焚烧取暖，并带来秆的三种成分中，纤维素是葡萄糖的聚合物，半纤维素是多种质素是一种芳香聚合物[14]。纤维素和半纤维素可以通过酸解成单糖，再通过发酵或者其他方法进一步转化成燃料等化学可以做分散剂、吸附剂[16]、催化剂[17]和螯合剂[18]，还可以生等化学品[19]，三种成分相互交织在一起形成的复杂结构是细构成植物的支撑骨架：其中纤维素以分子链的形式聚集成束状的定向排列，构成细胞壁的网状骨架；半纤维素和木质素则充剂”填充在纤维和微细纤维之间[20]。

示意图,原料预处理,木质纤维素,效果

剂是[Emim][CH3COO]，而[Amim]Cl 对木屑的溶解能力最试利用 [Emim][CH3COO]从木粉中提取木质素，得到木质素使木粉中超过 90%的纤维素被纤维素酶水解。随着研究的用离子液体处理的效果远远没有与碱配合处理好，大量研究碱处理后，有效的脱除部分木质素。郭立颖等[62]发现 NaO液体中的溶解。耿秀娟等[63]发现经 NaOH 和离子液体联合不仅降低了溶解时间提升了溶解度，而且酶解率也有显著提报道指出一系列的生物离子液体如胆碱氨基酸能够用于生物的溶解牛皮纸木质素，同时是微晶纤维素和木聚糖的不良溶液体相比，这些生物离子液体由于其低毒性和高生物降解性保，更重要的是，这类离子液体的合成原料可再生，更易的预处理处理的方法主要有物理法、化学法、物理化学法和生物法等料预处理效果示意图[68]。

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