杨木半纤维素的提取

LOGO杨木半纤维素的提取姓名：丁晨龙班级：学院：学号：指导老师：研究背景研究意义研究目标论文结构与主要内容致谢目录论研究背景1.中国是一个人口大国，又是一个经济迅速发展的国家，21世纪将面临着经济增长和环境保护的双重压力。2.半纤维素是一种重要的生物质资源，半纤维素在生产与生活上有着许多用处。3.市场需求旺盛。研究意义1.人类对生物质资源的利用已有几千年的历史，但往往效率低下、污染严重，随着石油化学工业的迅速发展，生物质资源的利用也趋于缓慢。然而，20世纪70年代发生中东战争引发的全球性能源短缺，以及人类对石油等资源的无节制开发利用所导致的传统矿物资源的日益枯竭，使人们开始重新重视包括生物质能源在内的可再生能源的开发利用研究，同时，由石油化工产业所带来的环境问题也使得我们开发利用环境友好的生物质产业有较好的前景。2.发利用生物质能对中国农村更具特殊意义。中国80％人口生活在农村，秸秆和薪柴等生物质能是农村的主要生活燃料。尽管煤炭等商品能源在农村的使用迅速增加，但生物质能仍占有重要地位。1998年农村生活用能总量3.65亿吨标煤，其中秸秆和薪柴为2.07亿吨标煤，占56.7％。因此发展生物质能技术，为农村地区提供生活和生产用能，是帮助这些地区脱贫致富，实现小康目标的一项重要任务。3.半纤维素是一种重要的生物质资源，半纤维素在生产与生活上有着许多用处。半纤维素的开发与利用，可以进一步缓解环境与资源的压力，改善人们的生产与生活。研究的目标1.不同抽提时间、碱浓度、温度对所得木聚糖得率的影响2.预处理（盐酸、氨水）对木聚糖得率的影响论文结构与主要内容第一部分半纤维素的制备第二部分实验结果与讨论半纤维素的制备从杨木中提取半纤维素的工艺流程为：原料粉碎→预处理→碱提取→中和→超滤→低温冷冻干燥→成品。杨木原料预处理完，就可以对杨木提取半纤维素了。根据温度，碱浓，时间，这三个条件，分别进行单因素实验和正交实验，加入NaOH溶液，在一定的温度条件下加热，对半纤维素进行提取。单因素实验分别进行温度、碱浓和时间的单因素实验。1.不同反应温度(60℃、70℃、80℃、90℃)反应，将2g预处理过的杨木粉和6％的NaOH溶液按照固液比为1∶15加入到100ml的三口瓶中，再把三口瓶至于恒温水浴锅中于不同的温度下反应3小时提取半纤维素。2.不同碱浓条件下反应，将2g预处理过的杨木粉分别用质量分数2%、4%、6%、8%的NaOH溶液(固液质量比为1：15)于80℃反应2小时提取半纤维素。3.不同反应时间条件下反应，将2g预处理过的杨木粉用质量分数6%的NaOH溶液于80℃下(固液质量比为1:15)分别浸提杨木粉1小时、2小时、3小时提取半纤维素的含量。正交实验各称取2g杨木粉，分别加入9个容积为100ml的三口瓶中，根据三因素三水平制定正交实验，如下表：所在列123因素温度/℃碱浓/%抽提时间/t实验17042实验27063实验37084实验48044实验58063实验68082实验79044实验89062实验99083实验结果与讨论单因素实验结果如下图图1不同温度下半纤维素的得率20.9922.3530.5227.810510152025303560708090处理温度/℃半纤维素的得率/%图2不同碱浓下半纤维素的得率10.6524.9530.5238.910510152025303540452468碱浓度/%半纤维素的得率/%图3不同反应时间下半纤维素的得率32.6238.9139.1228303234363840123提取时间/t半纤维素的得率/%由上面三图可知半纤维素的提取率随着提取温度的增加而加大,碱处理温度为80℃时半纤维素提取率最高,故适当的提高温度对半纤维素的提取会有利。半纤维素的提取率随着NaOH质量分数的增加而加大,但浓度过高易造成半纤维素的水解,使还原糖的量随着增加,且提取液的颜色比较深,会造成脱色成本加大,这对半纤维素的提取不利。而采用质量分数2%的NaOH提取,木聚糖提取率较低。综合考虑质量分数为6%较合适。半纤维素的提取率3小时为好,高于3小时后半纤维素部分水解损失,致使半纤维素提取率较低。但低于3小时半纤维素溶出不充分使提取率偏低。综合考虑碱处理时间3小时较合适。正交实验结果如下所在列1234因素温度/℃碱浓/%抽提时间/t实验结果/%实验170428.97实验2706322.35实验3708434.16实验4804424.95实验5806330.52实验6808238.91实验7904419.86实验8906227.81实验9908332.42均值121.8317.9325.23均值231.4626.8928.43均值326.6935.1626.32极差9.6317.233.2由正交实验结果可知各因素影响程度依次为:碱质量分数B浸提温度A浸提时间C。最佳组合为:浸提时间3小时、碱液浓度8%、浸提温度80℃。选选取最优条件，进行两组实验，一组用盐酸、氨水进行预处理，另一组用热水处理。两次实验所得数据结果如下：所在列1234因素温度/℃碱浓/%抽提时间/t实验结果/%实验1808339.12实验2（盐酸、氨水）808327由上表可知，在相同的反应条件下，经盐酸、氨水预处理过的实验组，得率明显偏低。综上结论1.通过单因素和正交实验对杨木半纤维素制备的各条件进行分析，得到半纤维素提取的最佳工艺条件为:浸提时间3小时、碱液浓度8%、浸提温度80℃。过滤得滤液，加入醋酸，调节pH至6.0左右，然后超滤脱盐，最后冷冻烘干得到半纤维素。2.通过对最优组的两个实验的得率的比较，得出经盐酸、氨水预处理过的实验组，得率明显偏低。