不同碱性催化剂预处理芒草秸秆研究

发布时间：2024-03-21 03:57

　　以生物质为原料生产燃料乙醇,预处理是其中最为关键的一步。现今,大多数预处理方法存在能耗高,对设备要求严格,环境污染严重,催化剂不可重复利用等方面的缺点。本研究以能源植物芒草为研究对象,分别采用有机碱胍和氨基胍、无机碱氢氧化钙为催化剂预处理芒草秸秆。考察了不同预处理条件对预处理效果的影响,采用多种先进手段对预处理前后芒草秸秆结构和性能进行了表征,探讨了预处理过程中芒草秸秆结构变化与破解木质纤维素抗降解屏障之间的关系。主要研究结果如下：(1)以胍和氨基胍为催化剂分别预处理芒草秸秆,考察了催化剂用量、预处理温度和时间等因素对预处理效果的影响,以XRD、FTIR、TG、SEM等对预处理前后芒草秸秆进行了表征。结果表明,催化剂用量和预处理温度是影响预处理效果的主要因素,胍的预处理效果整体优于氨基胍,在预处理温度超过65℃时氨基胍预处理效果好于胍,氨基胍在破坏半纤维素链方面优于胍；SEM显示预处理后的秸秆表面呈现多孔、开裂和腐蚀状,XRD表明预处理后纤维素相对结晶度指数增加,FT-IR光谱证实胍和氨基胍均能有效去除木质素和降解纤维素的氢键,TG表明使用胍预处理的秸秆纤维素急剧失重的起始温度高于氨基...

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
缩略语表
第一章 绪论
    1 生物燃料乙醇
        1.1 生物燃料乙醇国内外发展趋势
        1.2 能源植物研究进展
        1.3 生物燃料乙醇生产需解决的关键问题
    2 能源植物芒草
    3 木质纤维素结构及组成
        3.1 纤维素
        3.2 半纤维素
        3.3 木质素
        3.4 木质纤维素主要组成成分之间的连接
    4 生物质原料预处理
        4.1 预处理的必要性及目的
        4.2 预处理目标
        4.3 木质纤维素原料预处理方法
    5 本研究的研究意义与内容
        5.1 本课题的研究意义
        5.2 本课题的研究内容
第二章 有机碱胍和氨基胍预处理芒草秸秆的研究
    1 引言
    2 实验部分
        2.1 实验材料
        2.2 实验试剂
        2.3 实验仪器
    3 实验方法
        3.1 样品前期处理
        3.2 纤维素、半纤维素含量的测定
        3.3 测定芒草秸秆木质素
        3.4 比色法测定六碳糖(C6)和五碳糖(C5)
        3.5 胍和氨基胍预处理及酶解
        3.6 纤维素结晶度测定
        3.7 红外光谱(FT-IR)表征
        3.8 热失重(TG)表征
        3.9 扫描电镜(SEM)表征
    4 实验结果与讨论
        4.1 催化剂用量对酶解产糖的影响
        4.2 预处理温度对酶解产糖的影响
        4.3 预处理时间对酶解产糖的影响
        4.4 纤维素结晶度的测定
        4.5 红外(FT-IR)表征及分析
        4.6 热失重分析(TG)
        4.7 扫描电镜(SEM)表征及分析
    5 胍和氨基胍预处理机理探讨
    6 小结
第三章 氢氧化钙预处理芒草秸秆的研究
    1 引言
    2 试剂与仪器
        2.1 实验试剂
        2.2 实验仪器
    3 实验方法
        3.1 自然状态下预处理及酶解
        3.2 加热、震荡条件下预处理及酶解
        3.3 预处理上清液加酸沉淀脱除酸不溶木质素重量测定
    4 实验结果与讨论
        4.1 氢氧化钙预处理对可溶性糖的影响
        4.2 氢氧化钙预处理对酶解产糖量的影响
        4.3 预处理对酸不溶木质素脱除量的影响
        4.4 预处理温度对酶解产糖的影响
        4.5 氢氧化钙预处理对芒草纤维素结晶度的影响
        4.6 红外光谱(FT-IR)表征及分析
        4.7 扫描电镜(SEM)表征及分析
    5 氢氧化钙预处理机理探讨
    6 小结
第四章 结论与展望
参考文献
附录
致谢



本文编号：3933793