螺杆挤出汽爆玉米秸秆的糖化研究

发布时间：2021-08-07 19:02

　　生物质能的开发利用是缓解能源危机、解决环境问题的有效手段之一,也是提供可持续材料的根本途径。通过对木质纤维素材料的水解,可以将其中的半纤维素和纤维素转化成还原糖,利用水解产生的糖通过微生物的发酵不但可以制取燃料乙醇等液态燃料,还可以生产其他高附加值的化工原料或产品。木质纤维素原料的水解是各种生物转化的首要步骤,它分为酸水解和酶水解两大方向。本研究以经过新型的连续挤出汽爆处理的玉米秸秆为原料,全面探讨原料稀酸水解和酶水解的糖化表现和影响因素,主要工作如下:1、在常规加热的方式下,以常规无机酸和酸性纳米二氧化钛作为催化剂,系统研究催化剂浓度、反应温度、时间、固液比及原料处理方法对还原糖得率对原料水解的影响。试验表明,催化剂和原料类型之间具有选择性,盐酸作为催化剂的效果好于硫酸,而酸性纳米二氧化钛作为催化剂也有较好的催化效果。得到的优化条件为:120℃下汽爆6min的原料,在盐酸浓度为3%,温度110℃,水解时间60min,固液比1:20的条件下进行水解,还原糖得率为42.0%;当酸性纳米二氧化钛溶液与水的比例为3:17时,120℃下汽爆8min的原料在相同条件下还原糖得率为41.5%。2、... 

【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：95 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 绿色能源
    1.2 生物质与生物质能
    1.3 乙醇行业与燃料乙醇
    1.4 木质纤维素水解
        1.4.1 木质纤维素浓酸水解
        1.4.2 木质纤维素稀酸水解
            1.4.2.1 稀酸水解机理
            1.4.2.2 稀酸水解研究
            1.4.2.3 先进的稀酸水解工艺
        1.4.3 木质纤维素的酶水解
            1.4.3.1 酶水解原理
            1.4.3.2 原料预处理
            1.4.3.3 酶水解
    1.5 本课题的选题意义与研究内容
第二章 催化剂种类对螺杆挤出汽爆玉米秸秆水解的影响
    2.1 引言
    2.2 材料与方法
        2.2.1 试验材料
            2.2.1.1 试剂
            2.2.1.2 主要仪器
        2.2.2 试验方法
            2.2.2.1 原料的主要成分分析
            2.2.2.2 无机酸作为催化剂对水解的影响的研究
            2.2.2.3 酸性纳米二氧化钦作为催化剂对水解影响的研究
            2.2.2.4 计算方法
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 原料基本成分分析
        2.3.2 无机酸作为催化剂对水解影响的研究
            2.3.2.1 稀硫酸水解预试验
            2.3.2.2 稀硫酸水解正交试验
            2.3.2.3 稀盐酸水解正交试验
            2.3.2.4 酸水解因素间交互作用的分析
        2.3.3 酸性纳米二氧化钦作为催化剂对水解影响的研究
            2.3.3.1 酸性纳米二氧化钦溶液对不同原料水解的影响
            2.3.3.2 酸性纳米二氧化钦原液与盐酸混合液对不同原料水解的影响二
            2.3.3.3 酸性纳米二氧化钦原液与不同浓度盐酸不同比例混合对5~#和6~#原料水解的影响
            2.3.3.4 酸性二氧化钦溶液与水不同比例混合对6#原料水解的影响
    2.4 本章小结
第三章 加热方式对螺杆挤出汽爆秸秆的稀酸水解的影响
    3.1 引言
    3.2 材料与方法
        3.2.1 试验材料
            3.2.1.1 试剂
            3.2.1.2 主要仪器
        3.2.2 试验方法
            3.2.2.1 超声加热对水解的影响
            3.2.2.2 微波加热对水解的影响
            3.2.2.3 计算方法
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 超声加热对水解的影响
            3.3.1.1 超声工作时间\间歇时间的比例对水解的影响
            3.3.1.2 超声总工作时间对水解的影响
            3.3.1.3 不同浓度的硫酸和盐酸对水解的影响
            3.3.1.4 不同原料对超声水解的影响
        3.3.2 微波加热对水解的影响
            3.3.2.1 不同微波功率敞口加热的极限时间确定
            3.3.2.2 微波水解方式的确定
            3.3.2.3 不同浓度的盐酸和硫酸对微波水解的影响
            3.3.2.4 微波功率与时间对原料水解的影响
    3.4 本章小结
第四章 螺杆挤出汽爆玉米秸秆的酶水解研究
    4.1 引言
    4.2 材料与方法
        4.2.1 试验材料
            4.2.1.1 试剂
            4.2.1.2 主要仪器
        4.2.2 试验方法
            4.2.2.1 超声预处理对酶水解的影响
            4.2.2.2 化学预处理对酶水解的影响
            4.2.2.3 计算方法
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 超声预处理对酶水解的影响
            4.3.1.1 超声工作时间\间歇时间的比例对原料酶水解的影响
            4.3.1.2 超声总工作时间对酶水解的影响
            4.3.1.3 不同浓度的硫酸和盐酸对超声预处理对酶水解的影响
        4.3.2 化学预处理对酶水解的影响
            4.3.2.1 原料的碱性过氧化氢预处理
            4.3.2.2 原料直接酶水解
            4.3.2.3 原料稀酸预处理对酶水解的影响
            4.3.2.4 碱性过氧化氢预处理对酶水解的影响
            4.3.2.5 碱性过氧化氢预处理联合酸处理对酶水解的影响
    4.4 本章小结
第五章 全文总结
参考文献
附录
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者和导师简介


【参考文献】：
期刊论文
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[9]超声波对木质纤维素糖化过程影响的研究[J]. 张裕卿,付二红,梁江华.  中国生物工程杂志. 2007(09)
[10]世界能源格局与中国的能源安全[J]. 张宇燕,管清友.  世界经济. 2007(09)

博士论文
[1]生物质超低酸水解制取燃料乙醇的研究[D]. 庄新姝.浙江大学 2005



本文编号：3328358