砂轮磨预处理小麦秸秆的糖化研究

【摘要】：本实验以不添加任何化学试剂的砂轮磨预处理制取的小麦秸秆为研究对象,研究了稀酸水解效果以及稀碱法对砂轮磨小麦秸秆中各组分含量的影响。之后用酸性纤维素酶对经砂轮磨和化学法联合预处理过的小麦秸秆进行了酶法糖化的研究。 稀酸水解实验发现在100-125℃的条件下,对小麦秸秆中的纤维素的水解程度不大,而80%以上的半纤维素可以被分解为单糖。纤维素转化率一般会随着酸浓、反应时间、反应温度的增加而逐渐升高；半纤维素转化率一般先随着酸浓、反应时间、反应温度的增加而升高,然后由于糠醛等单糖分解物的生成而出现一定程度的下降。 随后的正交优化实验表明,稀盐酸水解中各因素对原料糖化率的影响程度依次为：反应温度固液比稀盐酸浓度反应时间。最佳水解条件为：3%HCl,温度120℃,时间60min,固液比为1：15。此条件下的纤维素转化率、半纤维素转化率以及总的糖化率分别为17.22%,96.04%,53.40%。稀硫酸水解中各因素对原料糖化率的影响程度依次为：反应温度稀盐酸浓度反应时间固液比。最佳水解条件为：硫酸浓度为4%,温度为120℃,反应时间为80min,固液比为1：15。此条件下的纤维素转化率、半纤维素转化率以及总的糖化率分别为14.46%,94.25%,51.09%。 稀碱预处理实验表明,稀NaOH溶液能很好的去除草浆中的木质素,同时部分半纤维素也会被去除,但是对纤维素的影响不大。其他条件保持不变时,碱液浓度对半纤维素的影响更加显著,但为了提高小麦秸秆的利用率,应该使用低浓度的NaOH溶液来尽可能的避免半纤维素的去除；而木质素与半纤维素的去除率一般会随着碱液中NaOH的浓度提高而逐渐上升,尤其是木质素；预处理时间对二者的去除率影响不大,大部分的半纤维素和木质素的去除集中在反应的初始阶段(前2h)；稀碱预处理在100℃的条件下进行1h,83.33%的木质素以及43.41%的半纤维素即可被去除。 最后的酶水解结果表明,纤维素外层的木质素是阻碍纤维素酶发挥作用的主要因素,经过砂轮磨预处理和稀碱预处理的联合作用,去除小麦秸秆中的大部分木质素后,极大地增强了秸秆的酶水解性。稀碱预处理后的小麦秸秆的纤维素以及半纤维素酶水解的还原糖得率与秸秆中木质素的含量成反比。在最佳条件下,通过酸性纤维素酶水解获得的最高还原糖得率和戊糖得率分别为98.47%,98.15%,最高还原糖浓度为53.5g/l。最佳酶水解条件为：小麦秸秆碱预处理温度为100℃,酶水解温度为50℃,pH为4.8,酶用量为10FPIU/g底物,固液比为1：20。 【关键词】：生物乙醇 酶法水解 砂轮磨预处理 碱法预处理 稀酸预水解 纤维素酶
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TQ353.42
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 绪论12-22
• 1.1 引言12-13
• 1.2 木质纤维素的酸水解13-14
• 1.2.1 浓酸水解13-14
• 1.2.2 稀酸水解14
• 1.3 木质纤维素的酶水解14-18
• 1.3.1 纤维素酶的作用机理14-15
• 1.3.2 木质纤维素的预处理方法15-17
• 1.3.2.1 稀酸预处理15-16
• 1.3.2.2 碱预处理16
• 1.3.2.3 蒸汽爆破预处理16-17
• 1.3.2.4 氧化预处理17
• 1.3.3 木质纤维素的酶水解17-18
• 1.4 纤维素乙醇行业的发展概况18-20
• 1.4.1 国外纤维素乙醇工业化生产概况18-19
• 1.4.2 国内纤维素乙醇工业化生产概况19-20
• 1.5 本课题的选题目的与意义20
• 1.6 本课题研究内容20-22
• 第二章 砂轮磨小麦秸秆的稀酸水解糖化22-36
• 2.1 引言22
• 2.2 仪器与试剂22
• 2.3 实验材料22-23
• 2.4 实验方法23-24
• 2.4.1 砂轮磨预处理小麦秸秆的稀盐酸水解23
• 2.4.2 砂轮磨预处理小麦秸秆的稀硫酸水解23-24
• 2.5 结果与讨论24-34
• 2.5.1 盐酸浓度对砂轮磨预处理小麦秸秆水解的影响24-25
• 2.5.2 时间对砂轮磨预处理小麦秸秆稀盐酸水解的影响25-26
• 2.5.3 温度对砂轮磨预处理小麦秸秆稀盐酸水解的影响26-27
• 2.5.4 固液比对砂轮磨预处理小麦秸秆稀盐酸水解的影响27-28
• 2.5.5 砂轮磨预处理小麦秸秆的稀盐酸水解正交实验分析28-29
• 2.5.6 硫酸浓度对砂轮磨预处理小麦秸秆水解的影响29-30
• 2.5.7 时间对砂轮磨预处理小麦秸秆稀硫酸水解的影响30-31
• 2.5.8 温度对砂轮磨预处理小麦秸秆稀硫酸水解的影响31-32
• 2.5.9 固液比对砂轮磨预处理小麦秸秆稀硫酸水解的影响32-33
• 2.5.10 砂轮磨预处理小麦秸秆的稀硫酸水解正交实验分析33-34
• 2.6 小结34-36
• 第三章 砂轮磨小麦秸秆的稀碱预处理36-48
• 3.1 引言36-37
• 3.2 仪器与试剂37
• 3.3 实验材料37
• 3.4 实验方法37-38
• 3.4.1 砂轮磨预处理小麦秸秆的成分含量分析37
• 3.4.2 砂轮磨预处理小麦秸秆的稀碱预处理37-38
• 3.5 结果与讨论38-45
• 3.5.1 稀碱预处理的NaOH浓度对砂轮磨小麦秸秆的影响38-40
• 3.5.2 稀碱预处理时间对砂轮磨小麦秸秆的影响40-41
• 3.5.3 稀碱预处理温度对砂轮磨预处理小麦秸秆的影响41-43
• 3.5.4 砂轮磨小麦秸秆经稀碱预处理后表面结构的变化43-45
• 3.6 小结45-48
• 第四章 砂轮磨小麦秸秆的酶水解48-58
• 4.1 引言48
• 4.2 仪器与试剂48
• 4.3 实验方法48-50
• 4.3.1 酸性纤维素酶活的测定方法48-49
• 4.3.2 不同纤维素酶用量的小麦秸秆的酶水解49
• 4.3.3 不同温度预处理的小麦秸秆的酶水解49
• 4.3.4 不同预处理小麦秸秆浓度的酶水解效果49-50
• 4.4 结果与讨论50-56
• 4.4.1 纤维素酶的用量对砂轮磨小麦秸秆酶水解效果的影响50-52
• 4.4.2 木质素含量对砂轮磨小麦秸秆酶水解效果的影响52-54
• 4.4.3 底物浓度对砂轮磨小麦秸秆酶水解效果的影响54-56
• 4.5 小结56-58
• 第五章 总结与建议58-62
• 参考文献62-66
• 附录66-74
• 致谢74-76
• 研究成果及发表的学术论文76-78
• 作者和导师简介78

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

木质纤维素转化乙醇预处理工艺研究现状与发展趋势    王振宇;曹珺;

国内外纤维素燃料生物汽油发展综述    商成祥;

酸预处理—酶水解法从木薯秆中提取糖的研究    郭薇;张曾;王萍;

植物纤维浓硫酸水解动力学研究    岑沛霖;吴健;张军;

提高纤维素酶水解效率和降低水解成本    苏东海;孙君社;

木质纤维素的预处理及其酶解    计红果;庞浩;张容丽;廖兵;

碱法—酶法处理麦秆木质纤维素的工艺研究    曾晶;龚大春;田毅红;王栋;李德莹;

酶法水解木质纤维素预处理工艺进展    李德莹;龚大春;

木质纤维素类原料预处理工艺的研究    李达;姜媛媛;牛春华;

木质纤维素原料预处理技术研究进展    杨长军;汪勤;张光岳;

超声波协同稀碱液处理稻草秸秆酶解糖化的研究    胡华佳;姚日生;邓胜松;李曼曼;李凤和;

麦秸秆稀酸水解条件的研究    程旺开;汤斌;张庆庆;陈阿娜;翟光雯;周逢云;陈中碧;

稻草秸秆预处理实验研究    叶生梅;

烟曲霉XC6菌株的发酵条件优化研究    金显春;陶文沂;

直接降解稻草秸秆的菌株筛选及其发酵过程研究    金显春;郭文杰;杨勇;陶文沂;

木质纤维素类生物质转化生物乙醇预处理B2B工艺的发展研究    李文;潘家祯;许洪朋;

纤维素转化为生物质燃料的研究进展    魏巍;常春;马晓建;

玉米秸秆预处理后的酶水解及丁醇发酵    林有胜;王旭明;王竞;孙晓红;仇天雷;韩梅琳;

化学预处理对牧草酶解糖化发酵效果的影响    高凤芹;孙启忠;

城市生活垃圾中木质素含量测定方法的优化    唐建;海维燕;邱忠平;周丽萍;童霏;

绿液预处理对麦草化学成分及酶水解糖化的影响    黄婷;陆青山;金永灿;谷峰;张厚民;Hasan Jameel;Richard Phillips;李忠正;

纤维素酶及其在废木质纤维素制可还原糖中的应用    姜晓云;王家德;

纤维素经离子液体[Amim][COOH]预处理酶解糖化    代辉;刘振;夏池;王键吉;

几种能源草中化学成分利用指数分析    李峰;王宗礼;孙启忠;

12MW及以上机组生物质能发电技改项目环评过程中应注意的几个问题    王青海;王小玉;

杂色云芝产木质纤维素酶及对稻草秸秆降解的研究    宋安东;张百良;吴坤;

棕榈仁粕中木质纤维的预处理研究    殷腊生;

化学预处理对牧草酶解糖化发酵效果的影响    高凤芹;孙启忠;邢启明;

棉秆/塑料定向复合板制备的研究    漆楚生;郭康权;顾蓉;宋孝周;吴杰;张文庆;

互花米草厌氧发酵初步试验研究    李继红;杨世关;郑正;宋华民;孟卓;

稻草秸秆的预处理及生产乙醇的研究    孙万里

利用两种大型海藻制备生物能源的探索研究    冯大伟

玉米秸秆发酵生产酒精的研究    张强

稻壳制备燃料乙醇及综合利用    麻越佳

木质生物质预处理、组分分离及酶解糖化研究    王堃

红麻骨纤维质转化燃料乙醇的关键技术研究    阮奇城

木质纤维素原料生物转化生产纤维素乙醇过程的关键技术研究    张建

树轮δ~（13）C变化特征的多角度分析    商志远

嗜热厌氧杆菌工程菌（Δldh）的构建及其廉价生物质乙醇发酵的研究    蔡友华

纤维素酶高效水解、回收再用与反应机理的研究    张名佳

柑橘果实化渣性研究    雷莹

腌制萝卜工艺及黄变与脆度的关系研究    姚利玄

汽爆玉米秸秆同步糖化发酵产乙醇的工艺研究    赖智乐

稻秸秆提取纤维农用非织造地膜的研究    程士润

堆肥中产纤维素酶真菌的筛选、产酶条件及应用研究    杨友坤

冰糖橙皮渣发酵产燃料乙醇的初步研究    高玉妹

木糖发酵菌种的筛选及利用玉米秸秆产乙醇工艺的研究    王罗琳

液氨处理前后麻织物的湿传递性能研究    戴春芬

植物纤维填充的聚合物基木塑复合材料的研究    杨俊

木质纤维素生物质预处理与水解过程的关键技术研究    王修胜

微波法水处理技术研究进展    孙维义;宋宝增;

燃料乙醇的发展现状和趋势    钱伯章;

探索燃料酒精的开发应用    谢伯达

微波技术在材料化学中的原理及其应用进展    张先如,徐政

微波合成技术应用于壳聚糖功能材料研究的进展    冯芳,田丰,赵斌元,胡克鳌

氨预处理对大豆秸秆纤维素酶解产糖影响的研究    徐忠,汪群慧,姜兆华

化学预处理对玉米秸秆酶解糖化效果的影响    宋安东;任天宝;谢慧;裴广庆;张百良;

植物纤维素原料预处理技术的研究进展    陈育如,夏黎明,吴绵斌,岑沛霖

新型绿色平台化合物乙酰丙酸的生产及应用研究进展    常春,马晓建,岑沛霖

木质纤维素生产燃料乙醇的研究现状    于斌;齐鲁;

生物质（秸秆）纤维燃料乙醇生产工艺试验研究    宋安东

纤维原料酶水解及酒精发酵的研究    李秋园

酶法降解小麦秸秆碱预处理浓度的选择及酶解产物的检测    刘沙沙;李静梅;吴颖;石波;梁平;OJOKOH Eromosele solomon;

酶水解小麦秸秆纤维素研究    全易,夏天喜,刘红

超声波协同丙酸预处理小麦秸秆的条件优化研究    田龙;马晓建;

磷酸预处理对小麦秸秆酶解糖化的影响    曾青兰;

用于复合材料的小麦秸秆纤维性能及制备工艺    潘刚伟;侯秀良;朱澍;王楠;赵展;黄丹;

小麦秸秆如何变废为宝    

小麦秸秆糖化工艺的对比研究    王雪雅;张仲欣;任广跃;王蓝天;时秋月;

小麦秸秆增强热塑性淀粉塑料的力学性能研究    姜海天;王礼建;郭斌;范磊;李盘欣;张齐生;

丙酸预处理小麦秸秆的纤维素水解动力学    田龙;马晓建;

小麦秸秆常压浓硫酸水解工艺条件研究    刘立新;

做好小麦秸秆综合利用工作 服务社会主义新农村建设    史衍法;卜召成;

小麦秸秆自然高效还田利用技术研究    顾志权;

小麦秸秆禁烧存在的问题与综合利用对策浅析    刘长银;

国外玉米和小麦秸秆收集装备发展及启示    王俊友;吕黄珍;燕晓辉;汪雄伟;陈月锋;

小麦秸秆浸提液和腐解液对水稻的化感效应    于建光;顾元;常志州;

离子液体作用下生物质在亚临界水中的液化行为    王宝凤;韩少华;张进军;

发展秸秆经济 促进农民增收——对邹城市利用小麦秸秆种养食用菌的调查    孟宪平;尹贻龙;

河南新蔡县小麦秸秆实现有效处理    石顺民

任县小麦秸秆抢手    记者 胡惠玲 通讯员 李国强 王峰

武邑30万亩小麦秸秆变钞票    通讯员 岳海通石华康 记者 刘兴华

武邑小麦秸秆成了“宝贝”    岳海通 石华康

沾化：委员提案让小麦秸秆变成“香饽饽”    张建华

我市多措并举推进小麦秸秆综合利用    记者 马珉璐

小麦秸秆巧利用    高科

清苑县小麦秸秆成了抢手货    任浩君

两地合作净环境促增收    通讯员 岳海通石楠 记者 刘兴华

小麦秸秆走俏晋州    赵石星王超 姬中志

几种农业废弃物堆腐基质理化特性及在园林覆盖和栽培上的应用    时连辉

小麦秸秆纤维及其复合材料的制备与性能研究    潘刚伟

小麦秸秆降解发酵工艺的研究    王雪雅

小麦秸秆往复式切割试验台的设计与试验    蒋韬

链霉菌接种对小麦秸秆腐解过程影响的研究    吴艳萍

施用腐熟小麦秸秆对烤烟根土系统及烟叶产量和质量的影响    曾宇

麦秆堆腐基质理化特性、酶活性变化及穴盘育苗的应用    刘涛

炭化小麦秸秆对水中离子铵的吸附性能研究    韩雪

小麦秸秆高效降解菌的筛选及应用效果研究    刘海静

小麦秸秆堆肥接种白腐菌的效果及作用条件探讨    赵玉杰

小麦秸秆对溶液中铅、镉离子吸附性能的研究    于芳