秸秆木质纤维素资源化利用

【摘要】：世界各国都普遍重视农作物废弃物秸秆的综合利用。利用的途径主要集中在能源、造纸、饲料和肥料等方面。这是世界上秸秆资源利用的普遍趋势。与发达国家相比,我国虽然在上述领域分别开展了秸秆的开发利用,但是秸秆综合利用水平还比较低。 本文研究了秸秆木质纤维素农作物废弃物的资源化利用。分别考察了用全棉秆做为制浆造纸原料,得出全棉秆制浆的最佳工艺条件；以及木质纤维素制备燃料乙醇预处理工艺的研究,取得了一定的成果。主要结果如下： 1、本文以用全棉秆作为研究基础,对棉秆主要化学成分进行了分析测定,并用红外光谱分析手段对全棉秆木素结构单元进行了分析,研究结果表明：全棉秆木素单元结构为苯环对位取代,全棉秆木素中且含有较多的共轭酮基结构,造成了棉秆发色基团多,成浆颜色深等问题。 2、采用自主研制的含有羟基自由基活性氧药液作为蒸煮剂,替代了传统碱蒸煮的蒸煮剂。实验结果表明：采用羟基自由基活性氧药液作为蒸煮剂进行制浆,在活性氧含量为30.10g/L,液比为3：1、温度为100℃和保温时间为90min时,未漂浆的白度达到22.52%ISO,与传统工艺相比提高了12.23%ISO。粗浆得率达到60.16%,相比提高了36.29%。采用低液比使得产生吨浆黑液排量比传统工艺排量减少40%。 3、考察了TAED和电磁波对活性氧漂白过程的影响,采用活性氧漂白代替传统的氯漂,减少了二次污染的产生。得出活性氧浓度为3%,MgS040.05％,NaSi043％,TAED浓度为10%,通过电磁波反应器的反应时间为2min时,可以将未漂浆的白度达到51.50%ISO。 本文还对秸秆木质纤维素制备燃料乙醇预处理工艺进行了研究。传统的方法不足以破坏纤维素晶体结构以及大量脱除木质素,或者有一定的效果但都存在能耗高、后续产生的环境污染问题。本实验采用物理与化学相结合的方法对木质纤维素制备燃料乙醇预处理工艺进行研究,结果表明：采用含有羟基自由基活性氧药液作为助剂,在液比为3：1,通过反应器时间为3min、温度为90℃时,纤维素得率为85.98%,木质素的去除率达到80.72%,结晶度下降了26.80%,还原糖得率达到60.8%. 【关键词】：秸秆 制浆 纤维乙醇 可再生能源
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：X712
【目录】：

• 学位论文数据集3-4
• 摘要4-6
• ABSTRACT6-8
• 目录8-11
• CONTENS11-14
• 第一章 绪论14-34
• 1.1 选题背景14-19
• 1.1.1 能源危机14-16
• 1.1.2 环境污染危机16
• 1.1.3 秸秆资源概述16-19
• 1.2 秸秆利用研究进展19-34
• 1.2.1 制浆造纸工艺19-28
• 1.2.2 秸秆木质纤维素燃料乙醇预处理工艺研究28-34
• 第二章 秸秆结构成分分析34-52
• 2.1 植物细胞结构34-35
• 2.2 原料成分分析35-39
• 2.2.0 原料35
• 2.2.1 分析方法35-36
• 2.2.2 结果测定36-39
• 2.3 秸秆与木材的比较39-40
• 2.4 细胞成分及反应机理40-52
• 2.4.1 纤维素的组成与结构40-44
• 2.4.2 半纤维素44-45
• 2.4.3 棉秆木素的结构分析45-52
• 第三章 药液成分分析52-56
• 3.1 羟基自由基的产生原理52
• 3.2 药液成分分析验证52-56
• 3.2.1 成分分析52-53
• 3.2.2 成分稳定性验证53-56
• 第四章 秸秆制浆工艺试验56-68
• 4.1 原料56
• 4.2 实验方法56-58
• 4.2.1 实验装置56-57
• 4.2.2 实验流程57-58
• 4.2.3 正交实验条件58
• 4.3 正交实验分析检测58-63
• 4.3.1 正交试验结果分析59-61
• 4.3.2 新老工艺实验结果对比61-63
• 4.4 处理前后纤维形态扫描电镜观察63
• 4.5 电磁波协同过氧化氢漂白研究63-66
• 4.5.1 电磁波协同漂白实验64
• 4.5.2 实验结果讨论64-66
• 4.6 助剂协同过氧化氢漂白研究66-68
• 4.6.1 TAED的助漂实验66-67
• 4.6.2 TAED的助漂活化机理初探67-68
• 第五章 木质纤维素制备燃料乙醇预处理工艺研究68-76
• 5.1 试验材料68
• 5.2 实验内容68-70
• 5.3 试验方案70
• 5.4 实验数据处理70-72
• 5.5 结果分析72
• 5.5.1 纤维素、半纤维素、木质素含量变化分析72
• 5.6 X衍射测定分析72-74
• 5.6.1 测定方法72-73
• 5.6.2 预处理前后结晶度变化分析73-74
• 5.7 预处理工艺对还原糖得率的影响74-75
• 5.8 结论75-76
• 第六章 结论与展望76-78
• 参考文献78-81
• 附录I 纤维素的测定81-83
• 附录Ⅱ 半纤维的测定83-84
• 致谢84-85
• 研究成果及发表的学术论文85-86
• 作者及导师简介86

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