厌氧消化处理玉米秸秆酶解残渣对木质素的影响研究

发布时间：2021-04-01 14:18

　　以秸秆为原料生产燃料乙醇会产生大量富含木质素的酶解残渣,从中可回收木质素,但酶解残渣中的糖类等杂质会影响木质素的高值利用。因此,采用厌氧消化的方法处理玉米秸秆酶解残渣,利用凝胶渗透色谱、热重分析、傅里叶红外光谱以及核磁共振氢谱等手段表征处理前后木质素的结构和化学性质。经厌氧处理后,残渣中糖类含量显著降低而木质素总量基本不变,木质素几乎未降解。厌氧处理前后固体残渣中木质素的结构和热化学性质无明显变化,表明该方法能在去除糖类的同时较好地保留木质素的结构。 

【文章来源】：农业环境科学学报. 2020,39(11)北大核心CSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

厌氧消化过程消化残渣中主要组成成分变化

木质素的热化学性质是影响其热化学转化效率的另一重要因素。采用热重分析对比了两种木质素的热稳定性，结果见图3。总体来看两种木质素的热分解趋势极其相似：大部分的质量损失均出现在200～500℃，并在300～400℃质量损失速率达到最大；600℃过后残余质量几乎不变。但从图中可以看出，消化残渣木质素的热损失量始终大于酶解残渣木质素，表明酶解残渣木质素比消化残渣木质素更加耐高温。其次，消化残渣木质素热分解速率相较于酶解残渣木质素更快。结合GPC的结果分析，可能是由于消化残渣木质素的分子量更低，导致其热稳定性有所下降。但分子量的变化对热稳定性的影响有限，在达到800℃质量趋于恒定后，酶解残渣木质素残留量仅比消化残渣木质素多6%左右。2.2.3 傅里叶变换红外分析

两种木质素的红外光谱结果如图4所示，根据相关报道[23-26]得出图4中对应的红外吸收峰归属（表3）。从图中可以看出，两种木质素的红外吸收谱图十分相似，只是在一些吸收峰强度上存在细微差异，在3 430、2 926、2 847 cm-1和1 030 cm-1处的吸收峰有不明显的区别。图中3 430 cm-1处的峰为—OH的伸缩振动吸收峰；2 926 cm-1和2 847 cm-1处的峰为C—H的伸缩振动吸收峰；其中较为关键的1 610、1 512、1 461 cm-1和1 424 cm-14处的峰为芳香环特征吸收峰，谱图显示两种木质素在该区域的吸收强度并无明显区别，表明木质素的主要结构未因厌氧处理而发生改变；1 325 cm-1为紫丁香基中C=O伸缩振动吸收峰；1 223 cm-1处的峰可能为C—C、C—O或C=O的伸缩振动吸收峰；1 127 cm-1处的峰为芳香环骨架振动吸收峰；1 030 cm-1处的峰为愈创木基特征吸收峰；832cm-1处峰为芳香环特征吸收峰。从红外光谱看出，厌氧消化前后固体残渣中木质素在分子结构上不存在显著差异，表明厌氧消化对木质素的结构影响较小，能够较好地保留木质素的结构。2.2.4 一维核磁氢谱分析

【参考文献】：
期刊论文
[1]酶解秸秆残渣中木质素提取方法的研究[J]. 张通,白富栋,李政,薛冬,王领民,乔凯.  化学研究与应用. 2018(06)
[2]木质素化学分离的研究进展[J]. 朱建良,王倩倩,杨晓瑞,姚律,梁金花.  南京工业大学学报(自然科学版). 2018(03)
[3]厌氧分解木质纤维素水解残渣中难降解性糖类研究[J]. 朱桃,祝其丽,李强,汤晓玉,赵昆炀,吴波.  中国沼气. 2018(02)
[4]纤维素酶/稀酸处理法分离毛竹木质素[J]. 王健,张秀梅,周亚男.  浙江理工大学学报(自然科学版). 2017(03)
[5]玉米秸秆水解残渣厌氧消化的产气性能[J]. 陈世平,汤晓玉,肖泽仪,王文国,尹小波,VENKATESH Balan,吴波,胡启春.  农业环境科学学报. 2016(03)
[6]木质纤维素原料厌氧生物降解研究进展[J]. 杨世关,李继红,孟卓,郑正.  农业工程学报. 2006(S1)



本文编号：3113480