秸稈是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中產(chǎn)生的一種固體廢棄物,一般采用露天焚燒處理。然而,秸稈焚燒會(huì)破壞土壤結(jié)構(gòu),導(dǎo)致農(nóng)田質(zhì)量下降。因此推進(jìn)固體廢棄物處理的研究可以使木質(zhì)纖維素生物質(zhì)生成水解液,通過微生物的利用將其轉(zhuǎn)換為高附加值的產(chǎn)品,如生物丁醇。而在水解液轉(zhuǎn)換為生物丁醇的發(fā)酵過程中,菌株性能是重要的因素,菌株對(duì)水解液中五碳糖和六碳糖攝取能力低的特點(diǎn)阻礙了生物丁醇發(fā)酵工業(yè)的發(fā)展。本論文對(duì)木質(zhì)纖維素生物質(zhì)的預(yù)處理過程及酶解過程進(jìn)行了優(yōu)化,并通過重離子束誘變篩選高品質(zhì)的丙酮丁醇梭菌,而后對(duì)突變株代謝水解液中五碳糖與六碳糖的能力進(jìn)行了研究。論文取得主要成果如下:第一部分:木質(zhì)纖維素秸稈具有頑固的自然結(jié)構(gòu),不利于糖的釋放。因此為了增加木質(zhì)纖維素秸稈的利用率,對(duì)其進(jìn)行有效的預(yù)處理是必要的。本研究采用響應(yīng)面法對(duì)酸處理及堿處理木質(zhì)纖維素生物質(zhì)的工藝進(jìn)行了優(yōu)化。結(jié)果表明:酸處理的最佳工藝是:氫離子濃度3.7%,顆粒尺寸50目,預(yù)處理時(shí)間1.3 h,預(yù)處理溫度53℃,在此條件下固體損失率為42.14%;堿處理的最佳工藝是:OH-離子濃度5%,顆粒尺寸80目,預(yù)處理時(shí)間1.2 h,預(yù)處理溫度53℃,在此條件下固體損失率為51... 

【文章來源】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所)甘肅省

【文章頁(yè)數(shù)】：122 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

木質(zhì)纖維素結(jié)構(gòu)示意圖

圖 2.1 預(yù)處理前后電鏡掃描圖Figure 2.1 The picture with Electron microscopy before and after pretreatment采用 BJH / DH 方法測(cè)定不同濃度酸和堿預(yù)處理后木質(zhì)纖維素秸稈表面孔徑。酸和堿的濃度對(duì)木質(zhì)纖維素秸稈結(jié)構(gòu)的影響如圖 2.1 所示，圖中 A、B、C分別為 10-20 目、50 目、100 目預(yù)處理前的木質(zhì)纖維素秸稈，而 D、E、F 分別是 10-20 目、50 目、100 目預(yù)處理后的木質(zhì)纖維素秸稈。如圖所示，無論是預(yù)處理后還是預(yù)處理前，木質(zhì)纖維素表面的孔徑隨目數(shù)的增加而增加，結(jié)構(gòu)變得疏松，并且結(jié)構(gòu)的疏松程度隨著機(jī)械切割強(qiáng)度的增加而增加 (圖 2.1)。不同濃度的酸堿處理對(duì)木質(zhì)纖維素秸稈孔徑的影響見表 2.2，如表所示在預(yù)處理前，10-20 目的木質(zhì)纖維素秸稈表面孔徑僅為 3.20 0.03 nm，而 50 目和 100 目的孔徑分別為 7.19 0.01 nm 和 9.50 0.05 nm。如圖 2.1 所示，預(yù)處理后，100 目的木質(zhì)纖維素秸稈表面的孔洞多于 10-2

整合木質(zhì)纖維素生物質(zhì)的糖化水解及丙酮丁醇產(chǎn)生菌代謝丁醇研究，不同濃度的酸堿處理對(duì)木質(zhì)纖維原料固體損失的影響，其中 A、B、C、別代表 25、50、75、100 ℃的箱型圖。如圖 2.2 所示，固體損失率與化學(xué)催化劑濃度呈正相關(guān)。就溫度而言，隨度的升高，固體損失率也急劇下降，但過高的溫度會(huì)導(dǎo)致發(fā)酵抑制劑和其他成分的降解，當(dāng)預(yù)處理溫度超過 50 ℃ 時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致纖維素和半纖維素?fù)p量。當(dāng)預(yù)處理溫度達(dá)到 100 ℃ 時(shí)，在 8% 堿處理后，僅有少量的木質(zhì)纖維稈殘留。木質(zhì)纖維素秸稈的過度溶解可能是由于，孔洞直徑的增大，有利于堿溶液的進(jìn)入，使有效成分分解。

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3521842