离子液体EMIMAC/细菌联合预处理对水稻秸秆酶解效果影响的研究
发布时间：2021-10-22 00:47
能源需求的迅速增长、化石燃料储量的减少以及化石燃料对环境的影响使人们开始对可再生能源产生兴趣。木质纤维素是世界上最丰富的可再生资源,将其高效转化为燃料乙醇一直是可再生能源领域的研究热点。木质纤维素转化成燃料乙醇一般涉及3个主要步骤:预处理、酶解和发酵,其中,通过预处理破坏木质纤维素的顽固结构、降低多糖的聚合度以及增大纤维素的暴露面积,可以大幅度提高后续的酶解和发酵效率。高效的预处理是木质纤维素转化的关键步骤,也是纤维素燃料商业化应用的瓶颈所在。目前常用的酸、碱、蒸汽爆破等预处理方法,普遍存在环境污染、设备要求高、能量消耗高等缺点。针对以上不足,本文将离子液体与木质素生物降解技术相结合,充分利用离子液体对木质纤维素的破坏作用和微生物高效去木质素的特点,研发了一种绿色溶剂联合生物处理的新型木质纤维素预处理技术。将此技术应用于水稻秸秆的预处理,对其联合处理效果及作用机制展开了研究,主要取得了以下的研究成果及结论:（1）利用离子液体1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐（EMIMAC）对水稻秸秆进行预处理,考察了预处理固液比、处理温度和处理时间对水稻秸秆组成成分和酶解糖化效果的影响,优化了纤维素酶用量、...
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
纤维素单元结构示意图
型纤维素[25]。图 1-1 纤维素单元结构示意图Fig. 1-1 Structural unit of cellulose半纤维素是木质纤维素中含量仅次于纤维素的第二大类多糖。半纤维素是无定形的带有支链的多聚五碳糖，由多种单糖和糖醛酸构成，单糖包括木糖、葡萄糖、甘露糖、半乳糖、阿拉伯糖、鼠李糖等，糠醛酸主要有葡萄糖醛酸和半乳糖醛酸[26]。其中，木聚糖是半纤维素的重要组成部分，硬木和农作物中半纤维素的主要成分都是木聚糖，而软木中半纤维素主要由葡聚甘露糖构成。大多植物的木聚糖是以 1,4-糖苷键链接的 β-D-P 吡喃木糖单元为骨架的杂多糖，能够轻易的从酸、碱环境中提取出来[27]。半纤维素把木质素和纤维素连接起来，使纤维素、半纤维素和木质素三种物质形成了更加致密、坚韧的整体。
图 1-3 木质素的三种基本单元结构Fig. 1-3 Three fundamental structure units of lign然界中除纤维素和半纤维素之外最丰富的聚合要分布在胞间层，次生壁内层和细胞角隅，木细胞壁中使纤维素纤维之间相互粘结并增强着微生物侵袭和氧化的作用[28]。木质素是由苯丙复杂的无定型高聚物，是一种具有芳香族特性木基丙烷单元（G）、紫丁香基丙烷单元（S）及质素的最主要的结构单元[29]。中三大组分并不是简单的物理组合，而是通过维素中和木质素形成醚键和酯键，作为分子黏，而木质素具有三维网状芳环结构，作为支撑骨素[30, 31]。这种复杂而致密的结构和木质纤维素中纤维素的水解过程十分困难。
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国农作物秸秆转化生物能源潜力评估[J]. 艾斌凌,郑丽丽,郑晓燕,盛占武. 热带农业科学. 2016(12)
[2]木质纤维素生物质精炼技术研究[J]. 惠岚峰. 天津科技大学学报. 2016(05)
[3]纤维素乙醇产业发展及技术经济案例分析[J]. 林鑫,闵剑. 当代石油石化. 2015(06)
[4]水稻秸秆利用研究现状与发展趋势[J]. 邱进,吴明亮,方友祥,李小聪,石增祥,翁伟. 当代农机. 2015(04)
[5]基于专利数据的世界农林废弃物循环利用能源技术分析[J]. 李向辉,金福兰,刘玲. 生物质化学工程. 2015(02)
[6]纤维素乙醇关键技术及进展[J]. 林鑫,武国庆. 生物产业技术. 2015(02)
[7]Biodegradation of ferulic acid by a newly isolated strain of Cupriavidus sp. B-8[J]. 柴立元,张欢,杨卫春,朱咏华,杨志辉,郑玉,陈跃辉. Journal of Central South University. 2013(07)
[8]论中国生物能源发展的根本出路[J]. 彭良才. 华中农业大学学报(社会科学版). 2011(02)
[9]世界生物质能源发展现状及方向[J]. 车长波,袁际华. 天然气工业. 2011(01)
[10]我国生物质能行业发展现状及建议[J]. 李琳,郑骥. 中国环保产业. 2010(12)
博士论文
[1]用[胆碱][氨基酸]离子液体预处理木质纤维素生物质的研究[D]. 侯雪丹.华南理工大学 2013
[2]生物质催化热解和气化的应用基础研究[D]. 李建芬.华中科技大学 2007
本文编号：3450045
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
纤维素单元结构示意图
型纤维素[25]。图 1-1 纤维素单元结构示意图Fig. 1-1 Structural unit of cellulose半纤维素是木质纤维素中含量仅次于纤维素的第二大类多糖。半纤维素是无定形的带有支链的多聚五碳糖，由多种单糖和糖醛酸构成，单糖包括木糖、葡萄糖、甘露糖、半乳糖、阿拉伯糖、鼠李糖等，糠醛酸主要有葡萄糖醛酸和半乳糖醛酸[26]。其中，木聚糖是半纤维素的重要组成部分，硬木和农作物中半纤维素的主要成分都是木聚糖，而软木中半纤维素主要由葡聚甘露糖构成。大多植物的木聚糖是以 1,4-糖苷键链接的 β-D-P 吡喃木糖单元为骨架的杂多糖，能够轻易的从酸、碱环境中提取出来[27]。半纤维素把木质素和纤维素连接起来，使纤维素、半纤维素和木质素三种物质形成了更加致密、坚韧的整体。
图 1-3 木质素的三种基本单元结构Fig. 1-3 Three fundamental structure units of lign然界中除纤维素和半纤维素之外最丰富的聚合要分布在胞间层，次生壁内层和细胞角隅，木细胞壁中使纤维素纤维之间相互粘结并增强着微生物侵袭和氧化的作用[28]。木质素是由苯丙复杂的无定型高聚物，是一种具有芳香族特性木基丙烷单元（G）、紫丁香基丙烷单元（S）及质素的最主要的结构单元[29]。中三大组分并不是简单的物理组合，而是通过维素中和木质素形成醚键和酯键，作为分子黏，而木质素具有三维网状芳环结构，作为支撑骨素[30, 31]。这种复杂而致密的结构和木质纤维素中纤维素的水解过程十分困难。
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国农作物秸秆转化生物能源潜力评估[J]. 艾斌凌,郑丽丽,郑晓燕,盛占武. 热带农业科学. 2016(12)
[2]木质纤维素生物质精炼技术研究[J]. 惠岚峰. 天津科技大学学报. 2016(05)
[3]纤维素乙醇产业发展及技术经济案例分析[J]. 林鑫,闵剑. 当代石油石化. 2015(06)
[4]水稻秸秆利用研究现状与发展趋势[J]. 邱进,吴明亮,方友祥,李小聪,石增祥,翁伟. 当代农机. 2015(04)
[5]基于专利数据的世界农林废弃物循环利用能源技术分析[J]. 李向辉,金福兰,刘玲. 生物质化学工程. 2015(02)
[6]纤维素乙醇关键技术及进展[J]. 林鑫,武国庆. 生物产业技术. 2015(02)
[7]Biodegradation of ferulic acid by a newly isolated strain of Cupriavidus sp. B-8[J]. 柴立元,张欢,杨卫春,朱咏华,杨志辉,郑玉,陈跃辉. Journal of Central South University. 2013(07)
[8]论中国生物能源发展的根本出路[J]. 彭良才. 华中农业大学学报(社会科学版). 2011(02)
[9]世界生物质能源发展现状及方向[J]. 车长波,袁际华. 天然气工业. 2011(01)
[10]我国生物质能行业发展现状及建议[J]. 李琳,郑骥. 中国环保产业. 2010(12)
博士论文
[1]用[胆碱][氨基酸]离子液体预处理木质纤维素生物质的研究[D]. 侯雪丹.华南理工大学 2013
[2]生物质催化热解和气化的应用基础研究[D]. 李建芬.华中科技大学 2007
本文编号：3450045
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