木质纤维素酸水解研究

江南大学硕士学位论文木质纤维素酸水解研究姓名：张军伟申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：彭奇均20080701木质纤维素酸水解研究作者：张军伟学位授予单位：江南大学相似文献(10条)1.期刊论文何品晶.方文娟.吕凡.朱敏.邵立明.HEPin-jing.FANGWen-juan.LUFan.ZHUMin.SHAOLi-ming乙酸常温预处理对木质纤维素厌氧消化的影响-中国环境科学2008,28(12)采用3种稀酸组合(10%乙酸、10%乙酸加0.5%硝酸以及10%乙酸加0.5%磷酸),在常温条件下,对3种木质纤维素样品(滤纸、中性复印纸和无油墨报纸)进行预处理,分别考察预处理对生物质组成纤维素、半纤维素和木质素的作用.并选取预处理后的无油墨报纸进行厌氧消化实验,研究不同稀酸预处理方式对木质纤维素厌氧消化的影响.结果表明,酸处理组能水解5%±1%纤维素和88%±1%的半纤维素,但是不能水解木质素;乙酸顶处理降低了木质纤维素的亲水性和生物可降解性,从而降低了初始厌氧消化效率.添加0.5%的磷酸或0.5%硝酸不会明显改善乙酸对木质纤维素的水解效果.但是,添加磷酸的处理组在厌氧消化初期微生物量较少的情况下,能为微生物生长提供磷元素,有利于厌氧消化的启动;而添加硝酸的处理组不能缓解预处理对木质纤维素基质性质的影响,而且导致了丙酸的大量积累,从而恶化了厌氧消化的效果.2.学位论文康广博超声波技术应用于植物木质纤维素预处理及酶水解的研究2008面对日益严重的能源危机以及环境问题，以植物木质纤维素为原料生产燃料酒精成了解决这些问题并保持社会可持续发展的一条重要途径。目前，虽然关于植物木质纤维素原料的预处理和酶水解过程已经有了很多研究，但这些研究大多采用常规预处理以及酶水解方法，而以稻草作为植物木质纤维素原料，将超声波技术用于植物木质纤维素的预处理以及酶水解过程却未见报道。本文首先优化选择了酸(H2SO4)预处理法、碱(NaOH)预处理法、酸—超声波联合预处理法、碱—超声波联合预处理法四种预处理方法的最佳条件，发现酸碱处理浓度均为2.0％，时间均为60min，而应用超声波采取的功率均为120W，时间均为30min。然后分别对这四种预处理方法处理后的稻草的主要化学组分进行了分析，发现经过超声波预处理的稻草其处理后的化学组分与单纯酸碱预处理的稻草处理后的化学组分相比，均能有更多纤维素含量以及更少的半纤维素及木质素含量。接下来对经过四种方法预处理以后的稻草进行了糖化水解的条件正交优化，得出了四种方法最终的最佳工艺条件均为：pH值4.8，温度45℃，酶浓度20mg·g—1。然后对最佳工艺条件下的糖化水解过程进行了观察并分析，发现酸—超声波预处理以及碱—超声波预处理后的稻草均能在最佳工艺条件下经过108h以后达到稳定的还原糖浓度，并达到最大值，分别为26.4g·L-1及33.0g·L-1，而单纯酸预处理以及碱预处理后的稻草要经过120h才能使还原糖浓度稳定并达最大值，分别为26.2g·L-1及32.7g·L-1。最后对四种预处理方法处理后的稻草糖化水解液的主要化学成分进行了分析，总的来看，引用超声波预处理稻草的糖化水解效果要优于传统单纯的酸、碱预处理法，能使糖化水解液中有更多的葡萄糖浓度以及更少的木糖浓度，有利于提高发酵的效率，产生更多的酒精。3.期刊论文姚秀清.张全.杨祥华.王金龙.YAOXiu-qing.ZHANGQuan.YANGXiang-hua.WANGJin-long碱性双氧水法预处理木质纤维素-化学与生物工程2009,26(3)在采用木质纤维素制备燃料乙醇工艺中,纤维素酶对纤维素物质的可及性对纤维素的酶解过程非常重要,木质纤维素物质的预处理过程就是通过溶解木质素、半纤维素以及破坏纤维素的结晶结构,以提高纤维素酶的可及性.采用碱性双氧水法处理木质纤维素,应用部分重复因子设计的实验方法考察了反应时间(tR)、反应温度(Te)、双氧水用量(ch)、液固比(Vr)和NaOH浓度(cb)5个因素对预处理效果的影响,确定tR＝18h、Te＝70℃、ch＝1%、Vr＝8g·L-1、cb＝10g·L-1为较优化的条件.4.学位论文赵志刚木质纤维素原料预处理及酶解的研究2007木质纤维素是自然界中分布最广，含量最丰富的有机物。木质纤维素综合利用的一个有效途径是将其转化为糖，进而转化为其他附加值较高的产物，如乙醇和有机酸物质。在这个过程中，纤维基质的预处理是降低成本，增加木质纤维原料利用率的一个关键步骤。本文首先概述了木质纤维素物质生产乙醇的发展与研究现状，并简单介绍了利用木质纤维素生产乙醇的工艺。解释了木质纤维素预处理的原理，并对各种预处理方法进行了分类和比较。然后以甘蔗渣为原料，探讨了温和碱/氧化法预处理的作用机理；研究了反应时间、液固比、NaOH质量分数和H,2O,2质量分数等各反应条件对试验结果的影响，得出了各条件的影响规律；利用正交试验设计对甘蔗渣预处理的试验条件进行了优化，得到最佳预处理条件为：时间20h、液固比25∶1、NaOH质量分数1％、H,2O,2质量分数0.6％，在此条件下甘蔗渣半纤维素和木质素的去除率分别为27.2％和77.6％；为降低预处理试验的成本和减少环境污染对甘蔗渣预处理溶液进行了回收利用。同时讨论了反应时间、反应温度、液固比以及酸浓度对甘蔗渣半纤维素稀硫酸水解试验结果的影响。各因素对甘蔗渣半纤维素水解率的显著性依次为：温度时间硫酸浓度液固比；通过响应面试验设计得到了水解反应模型，预测甘蔗渣半纤维素水解率在稳定状态下的最大值为59.3％，与之相对应的最佳试验方案为：硫酸浓度1.24％，时间2.64h，温度123℃。验证所得最优条件的试验中甘蔗渣半纤维素水解率为60.3％，与预测的最大值非常接近；对甘蔗渣水解液进行了重复利用，发现随着回用次数的增加，水解液中的木糖浓度增速变缓，回用三次，木糖浓度可提高1.6倍，其他水解产物的浓度变化与木糖有相同的趋势，都是从第三次回用开始趋于饱和。对甘蔗渣进行了一步水解与两步水解，并对经过各种方法预处理后的甘蔗渣各组分的含量和得率进行了比较。结果表明两步水解可以提高甘蔗渣半纤维水解率，并且水解液中不含有乙酸；各种预理方法处理后纤维素的含量和得率最高，木质素去除率两步法与碱法相比差别不大。为检验比较各种预处理方法的处理效果，以酶解率为指标，研究了不同预处理方法对甘蔗渣酶解试验结果的影响，发现不同的预处理方法对甘蔗渣的酶解率影响很大，经过温和碱/氧化法预处理的甘蔗渣的酶解率最高，其次为两步法处理过的甘蔗渣，经过稀硫酸水解过的甘蔗渣酶解率最低；对温和碱/氧化法预处理试验中不同滤液回用次数对酶解试验结果的影响进行了初步研究，发现酶解率随着滤液回用次数的增加而逐渐下降。四次回用后甘蔗渣酶解率的降低幅度较大，因此把回用次数确定在四次比较合适。5.期刊论文黄仁亮.苏荣欣.齐崴.张名佳.何志敏.HUANGRen-liang.SURong-xin.QIWei.ZHANGMing-jia.HEZhi-min木质纤维素甲酸预处理及其组分分离-过程工程学报2008,8(6)以玉米芯为研究对象,提出了常压中温条件下甲酸预处理木质纤维素组分分离的工艺.在该体系中半纤维素迅速发生水解,大部分木质素被溶解,而纤维素基本不发生水解,经固液分离和甲酸回收实现了玉米芯全组分分离.考察了预处理温度、时间和甲酸浓度对玉米芯各组分分离效果及水解产物(可溶性糖)含量的影响规律,结果表明,随着反应的进行,甲酸溶液中可溶性糖和木质素量先迅速增大,随后趋于平衡;在50～75℃间对各组分分离的影响不明显.综合考虑分离效果和成本,选择最佳反应温度为60℃,处理时间为3h,甲酸浓度为88%(ω).在该条件下,纤维素、半纤维素和木质索回收率分别可达91.4%,88.5%和63.7%.6.期刊论文计红果.庞浩.张容丽.廖兵木质纤维素的预处理及其酶解-化学通报（印刷版）2008,71(5)从木质纤维素制取燃料乙醇,主要包括原料预处理、酶水解糖化及酒精发酵三个部分.通过前二步获得较高还原糖总量是提高乙醇得率的关键.预处理技术及工艺直接影响酶解效果,而酶水解是一个涉及多因素变化的复杂异相动力学过程.本文主要针对这两部分的国内外研究现状作一论述,并提出该领域目前所面临的问题及发展前景.7.学位论文李奕琳木质纤维素制取燃料乙醇中预处理和发酵技术的研究2008利用生物质(秸秆)纤维素为原料来生产燃料乙醇是一项迫切的、具有重要战略意义的任务。本课题就Pichiastipitis发酵木质纤维素水解液进行了研究。对于酶水解来说，对木质纤维素进行预处理是必要的，本研究所得玉米秸秆预处理的最佳条件为：未处理秸秆(但经过5mm筛)在120℃、1.5％稀硫酸、液固比为10:1、反应时间1h。预处理后以NH4OH中和过量的硫酸，产生的盐(NH4)2SO4比以Ca(OH)2中和时产生的CaSO4有利于菌的发酵。不经过驯化的菌株Pichiastipitis-A能够在酶水解液中发酵，乙醇得率为31.67g/g(消耗的糖)。Pichiastipitis-A不能在木质纤维素稀硫酸水解液中生长，经过在木质纤维素稀硫酸水解液中反复驯化，获得菌株Pichiastipitis-B。该菌株能在90％的水解液中正常生长和发酵，但是对木糖发酵酒精的能力降低了。将Pichiastipitis-B在纯木糖固体培养基中反复驯后，得到菌株Pichiastipitis-C，其木糖的利用率、最大乙醇产量、乙醇得率分别提高了13.4％，49.16％，33.3％。实验最终得到的菌株Pichiastipitis-C的最佳发酵条件是：温度30℃～32℃，初始pH值为4.6～5.0。本实验找出对Pichiastipitis-C生长发酵有利的金属盐，实验结果得出：加入0.030g/L的MnCl24H2O或0.004g/L的ZnSO4.7H2O对乙醇的发酵是有利的，加入0.004g/L的CoCl2.H2O对菌的生长是有利的，但是对乙醇的产量影响不大。8.期刊论文黄玉龙.庞中存.崔治家.陈小风.HUANGYu-long.PANGZhong-cun.CUIZhi-jia.CHENXiao-feng小麦秸秆木质纤维素预处理技术研究-酿酒科技2009,(7)预处理是有效利用作物秸秆的重要环节.探讨了酸碱处理、冷冻、高温高压等物理化学方法处理对小麦秸秆的影响.结果表明,经稀硫酸在121℃高温蒸煮小麦秸秆60min后,溶液中还原糖含量显著提高,秸秆降解率可达20.6%.9.会议论文黄仁亮.苏荣欣.齐崴.张名佳.何志敏木质纤维素甲酸预处理及其组分分离2008以玉米芯为研究对象,提出了常压中温条件下甲酸预处理木质纤维素实现组分分离的工艺。在该体系中半纤维素迅速发生水解,大部分木质素溶解在甲酸溶液中,而纤维素基本不发生水解,经固液分离和甲酸回收实现玉米芯全组分分离。考察了预处理温度、时间和甲酸浓度对玉米芯各组分分离效果以及水解产物(可溶性糖)含量的影响规律,结果表明:随着反应的进行,甲酸溶液中可溶性糖和木质素的量先迅速增大,随后趋于平衡；温度在50～75℃之间对各组分分离的影响不明显。综合考虑分离效果和成本,选择最佳反应温度为60℃,处理时间为3h,甲酸浓度为88wt％。在该条件下,纤维素、半纤维素和木质素回收率分别可达91.4％,88.5％和63.7％。10.期刊论文黎先发.张颖.罗学刚.LIXian-fa.ZHANGYing.LUOXue-gang利用木质纤维素生产燃料酒精研究进展-现代化工2009,29(1)木质纤维素的生物化学转化生产燃料酒精是采用较广泛的一种途径,主要包括预处理、糖化、发酵等工艺,预处理是生物转化的关键步骤,影响整个纤维素酒精生产过程.综述了木质纤维素经过生物化学转化和热化学转化生产燃料酒精的研究进展,并对木质纤维紊酒精研究面临的问题及今后的研究方向进行了展望.指出在木质纤维素糖化和发酵工艺方面,需通过多学科的整合,提高糖转化率和酒精的得率,降低生产成本、加速木质纤维素燃料酒精的商业