稻秸秆纤维的化学/生物酶提取工艺及性能探讨

【摘要】：天然纤维素原料具有解决当前世界面临的粮食短缺、能源危机、环境污染等问题的巨大潜力。在煤、石油、天然气的储量日益减少的今天,开发利用农作物秸秆生产新能源已放到国家能源发展战略地位。由于天然植物纤维资源丰富、价格低廉，加之其突出的优点是具有生物可降解性和可再生性，在解决人类所面临的能源、资源和环境问题方面有重要性。开发应用无污染的新型纺织原料，采用对环境友好型的生产工艺，将成为未来纺织业发展的必然趋势。作为一种新型的天然纤维素纤维，稻秸秆纤维的开发利用不仅可以替代化学纤维，同时也符合现在所提倡的可持续发展战略。 本课题将生物酶（木聚糖酶、果胶酶）引入到稻秸秆纤维的提取中，结合稻秸秆化学脱胶工艺，以取得性能更优异的稻秸秆纤维。根据稻秸秆的化学组成及物质构成特点，并借鉴其它天然植物纤维的脱胶研究，采用了单独化学脱胶、单独生物酶脱胶和生物酶/化学联合脱胶三种提取工艺。对提取出来的稻秸秆纤维残胶率、长度、细度、断裂强度、失重率、可挠度等进行测试，分析实验结果并优化处理工艺。 文中通过单因素分析、正交实验及二次通用旋转回归设计对实验结果进行分析，制定出了较好的脱胶工艺，并对提取的稻秸秆物理化学性能进行了分析比较。经过总结，得出了稻秸秆最优的提取工艺方法，即木聚糖酶/化学联合脱胶工艺。其工艺流程为：试样准备→浸酸→水洗→生物酶处理→热水失活→水洗→碱煮→水洗→酸洗→水洗→抖松→脱水→给油→脱水→烘干。通过回归显著性检验及相互关系图分析了木聚糖酶浓度、处理温度、时间对稻秸秆纤维长度、细度、断裂强度及可挠度的影响，找出了最佳的工艺方案为：木聚糖酶浓度10.93%，作用温度51.7℃，作用时间10.3h。在此优化工艺条件下，稻秸秆纤维的优化性能指标为：长度7.182cm，细度3.456tex，断裂强度3.859cN/dtex，可挠度1.466捻/（tex·m）。 本文对联合脱胶工艺下提取的稻秸秆纤维进行物理机械性能测试，将其结果与其它植物纤维进行比较分析。并运用红外和XRD的分析方法对稻秸秆的微观结构及组成进行了测试分析，从红外光谱图可以看出稻秸秆纤维具有与其它纤维素纤维相类似的化学结构。通过XRD衍射结果，分析了稻秸秆纤维的衍射图分峰并计算其面积，得出稻秸秆纤维的结晶度为62.14%。 【关键词】：稻秸秆纤维 木聚糖酶 果胶酶 生物酶/化学联合脱胶 正交实验 二次通用旋转回归设计
【学位授予单位】：西安工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TS102.2
【目录】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-8
• 1 绪论8-14
• 1.1 稻秸秆纤维研究的目的及意义8-9
• 1.1.1 稻秸秆纤维研究的目的8-9
• 1.1.2 稻秸秆纤维研究的意义9
• 1.2 稻秸秆纤维应用与研究现状9-12
• 1.2.1 国内的研究现状9-11
• 1.2.2 国外的研究现状11-12
• 1.3 本课题研究的前景及内容12-14
• 1.3.1 研究的前景12
• 1.3.2 本课题主要研究内容12
• 1.3.3 本课题的创新性12-14
• 2 本课题研究的基本理论14-20
• 2.1 稻秸秆的结构与组成14-15
• 2.1.1 稻秸秆化学成分的定量分析14
• 2.1.2 纤维素及其它胶质14-15
• 2.2 酶的基本理论15-18
• 2.2.1 酶的概述15-16
• 2.2.2 酶的特性16
• 2.2.3 酶的作用机理16-17
• 2.2.4 酶的影响因素17-18
• 2.3 稻秸秆脱胶方法及基本原理18-19
• 2.3.1 化学脱胶原理18-19
• 2.3.2 生物酶脱胶原理19
• 2.3.3 生物酶-化学联合脱胶原理19
• 2.4 本章小结19-20
• 3 稻秸秆纤维提取工艺及助剂的研究20-25
• 3.1 稻秸秆的化学成分分析比较20-21
• 3.2 工艺流程设计21-23
• 3.3 助剂的确定23-24
• 3.4 本章小结24-25
• 4 生物酶与化学联合脱胶工艺研究25-48
• 4.1 化学脱胶工艺研究25-34
• 4.1.1 H_2O_2的确定25-28
• 4.1.2 碱量的影响28-30
• 4.1.3 温度的影响30-31
• 4.1.4 时间的影响31-33
• 4.1.5 稻秸秆的化学脱胶总结33-34
• 4.2 生物酶脱胶工艺研究34-38
• 4.2.1 生物酶用量对脱胶效果的影响34-36
• 4.2.2 生物酶作用时间对脱胶效果的影响36-37
• 4.2.3 稻秸秆的生物酶脱胶总结37-38
• 4.3 生物酶/化学联合脱胶工艺研究38-46
• 4.3.1 木聚糖酶正交实验38-42
• 4.3.2 果胶酶正交实验42-46
• 4.4 生物酶/化学联合脱胶总结46-48
• 5 二次通用旋转回归设计48-62
• 5.1 二次通用旋转设计步骤48
• 5.2 实验设计48-49
• 5.3 实验结果49-50
• 5.4 求解回归方程及显著性检验50-52
• 5.4.1 求回归系数50-51
• 5.4.2 回归方程的显著性检验51
• 5.4.3 回归系数的显著性检验51
• 5.4.4 有效回归方程的建立51-52
• 5.5 实验结果分析52-59
• 5.5.1 各因子对纤维长度的影响52-54
• 5.5.2 各因子对纤维细度的影响54-55
• 5.5.3 各因子对纤维断裂强度的影响55-57
• 5.5.4 各因子对纤维可挠度的影响57-59
• 5.6 工艺参数的优化与实验验证59-61
• 5.6.1 优化方法59-60
• 5.6.2 参数优化的数学模型及求解60
• 5.6.3 实验验证60-61
• 5.7 二次通用旋转回归设计总结61-62
• 6 稻秸秆纤维的性能与结构研究62-71
• 6.1 物理性能62-64
• 6.1.1 测试内容和方法62-63
• 6.1.2 测试结果和分析63-64
• 6.2 稻秸秆纤维的微观结构64-70
• 6.2.1 测试方法65
• 6.2.2 实验结果及分析65-70
• 6.3 小结70-71
• 7 结论71-73
• 7.1 论文结论71-72
• 7.2 论文的不足之处72-73
• 参考文献73-77
• 攻读硕士期间发表的学术论文77-80
• 致谢80

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

酶制剂在麻纺原料加工中的应用    张斌,温桂清

用农作物秸秆生产可降解快餐盒技术    

菠萝叶纤维的性能及应用    辛欣;

卢旺达用香蕉纤维制造布匹    郑莉;

棉秆皮成分及其纤维性能研究    盛冠忠;李龙;

一种野生麻纤维脱胶初探    董政娥,管映亭

渗透剂SP－2的性能与应用    王宜田，王新玲

苎麻酶法脱胶的研究    刘唤明;梁运祥;彭定祥;

顺丁烯二酸二异辛酯的合成    胡志强,郭玉晶,许良忠

苎麻纤维增强酚醛复合材料的研究    王俊勃,赵川,高晓丁,郑水蓉,孙曼灵

热带植物纤维的特性及其预处理    朱长风;廖双泉;

香蕉纤维化学脱胶工艺优化    盛占武;高锦合;王培;施瑞成;郑丽丽;

Lyocell纤维原纤化酶处理技术的研讨    蒋少军,吴红玲,张红

蚕丝蛋白酶精练工艺的理论与实践    李志忠;蒋少军;

丝素蛋白对棉织物整理研究    冯家好;李俊;黄晨;

羊毛防毡缩整理中酶的重要应用    张茜;

羊毛织物的生态防缩整理    侯学锋;姚金波;修建;

羊毛的蛋白酶改性整理综述    周冬梅;贺江平;

钢筋混凝土的氯离子腐蚀与耐久性设计初探    项平

植物纤维水泥复合板的性能及应用    邹惟前

黄麻碱氧一浴一步法脱胶漂白短流程工艺    曲丽君,管云玲,郭肖青,孔燕,赵月华

纤维增强微孔轻质混凝土系列墙体制品的研制开发    曹万智,王洪镇,邵继新,刘国强

亚麻酶法脱胶工艺的研究    刘晓兰,江洁,郑喜群

中国香蕉产业发展潜力与对策分析    尤飞

木质纤维素酶高产菌株的筛选和鉴定    杨礼富,谢贵水,王真辉,林位夫

酶制剂在麻纺原料加工中的应用    张斌,温桂清

桑皮胶质绿色降解法    李树明;华坚;

构皮纤维的化学脱胶    向新柱;曾莹;杨明;唐志斌;