【摘要】：隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展,人類對(duì)能源的需求導(dǎo)致傳統(tǒng)的化石能源日益枯竭,開發(fā)非石油依賴性的能源十分重要。利用木質(zhì)纖維素為原料生產(chǎn)的生物燃料乙醇具有高效、環(huán)保和可再生的優(yōu)點(diǎn),但是木質(zhì)纖維素結(jié)構(gòu)復(fù)雜,必須要通過預(yù)處理來降解木質(zhì)素,并打破纖維素的結(jié)晶結(jié)構(gòu),增加酶與纖維素的可及性,從而提高它的酶解糖化率。本文研究了臭氧預(yù)處理和行星式球磨預(yù)處理方法,分析了這兩種方法單獨(dú)處理以及結(jié)合處理對(duì)玉米秸稈酶解的影響。主要內(nèi)容和結(jié)果如下:(1)單獨(dú)利用行星式球磨機(jī)處理玉米秸稈,隨著球磨時(shí)間的增加,秸稈的平均粒徑逐漸減小、比表面積逐漸增大、纖維素的結(jié)晶度逐漸降低,8 min為最優(yōu)球磨處理時(shí)間。球磨8 min樣品(BM8)的纖維素和木聚糖的酶解率分別達(dá)到75.0%和45.3%,與原料相比,分別提高了3.3和4.1倍。從微觀形態(tài)上看,與原料的致密纖維狀結(jié)構(gòu)不同,BM8的粒徑顯著變小,纖維狀結(jié)構(gòu)被破壞。(2)單獨(dú)利用臭氧處理玉米秸稈,可以有效降解秸稈中的部分木質(zhì)素和少量木聚糖,90 min為最優(yōu)臭氧處理時(shí)間。臭氧處理90 min樣品(OZ90)酶解后的葡萄糖和木糖產(chǎn)量分別為152.9和81.9 mg/g秸稈,與原料相比,分別提高了1.5和3.2倍;OZ90水洗后再酶解,葡萄糖產(chǎn)量提高到332.3 mg/g秸稈,木糖產(chǎn)量也略微提高。微觀形態(tài)分析表明,由于木質(zhì)素的部分去除,OZ90表面變得粗糙,致密結(jié)構(gòu)變得疏松,這些變化促進(jìn)了酶解作用。(3)先用臭氧再用球磨進(jìn)行預(yù)處理(OZ-BM)不但降解了部分木質(zhì)素,還可以使樣品的平均粒徑逐漸減小、比表面積逐漸增大、纖維素的結(jié)晶度逐漸降低。臭氧處理90min后再球磨處理8 min的樣品(OZ90-BM8)為最優(yōu)的OZ-BM處理樣品,它酶解后的葡萄糖和木糖產(chǎn)量分別達(dá)到407.8和101.9 mg/g秸稈,比原料分別提高了6.6和5.2倍;比BM8的葡萄糖產(chǎn)量提高了54%,木糖產(chǎn)量略微提高;比水洗后的OZ90的葡萄糖產(chǎn)量和木糖產(chǎn)量分別提高了23%和13%。OZ90-BM8與BM8樣品的微觀形態(tài)類似,粒徑顯著變小,纖維狀結(jié)構(gòu)被破壞。(4)先用球磨再用臭氧預(yù)處理(BM-OZ)可以提高木質(zhì)素去除率,從而增加酶解后的糖產(chǎn)量。球磨處理1 min后再臭氧處理90 min的樣品(BM1-OZ90)為最優(yōu)的BM-OZ處理樣品,它酶解后的葡萄糖和木糖產(chǎn)量分別達(dá)到373.2和82.5 mg/g秸稈,比原料分別提高了5.1和3.2倍;比BM1分別提高了4.3和2.7倍;比水洗后的OZ90的葡萄糖產(chǎn)量提高了11%,但木糖產(chǎn)量略微下降。從微觀形態(tài)上看,與OZ90相似,BM1-OZ90表面變得粗糙,致密結(jié)構(gòu)變得疏松,這些變化促進(jìn)了酶與纖維素的反應(yīng),提高了酶解率。(5)當(dāng)酶解時(shí)的酶用量從15減少到1.5 FPU/g秸稈時(shí),預(yù)處理過的樣品BM8、OZ90、OZ90-BM8和BM1-OZ90的糖產(chǎn)量幾乎不變,而原料的糖產(chǎn)量明顯降低,因此BM和OZ預(yù)處理可以大幅降低酶用量。BM8、OZ90、OZ90-BM8和BM1-OZ90的酶解液可直接用于釀酒酵母發(fā)酵乙醇,糖醇轉(zhuǎn)化率均達(dá)到90%以上。本論文采用臭氧與球磨結(jié)合預(yù)處理提高玉米秸稈的酶解率,它對(duì)環(huán)境無污染,反應(yīng)條件溫和,酶用量低,是一種十分有前景的預(yù)處理方法。
【圖文】：

它是以農(nóng)林廢棄物，，如農(nóng)作物秸稈、甘蔗渣、木屑等木質(zhì)纖維產(chǎn)的。木質(zhì)纖維素分布廣泛、總量龐大、價(jià)格低廉，但是，木質(zhì)纖維，相比第 1 代和第 1.5 代生物乙醇，它的生產(chǎn)技術(shù)尚不成熟。第二代乙醇）生產(chǎn)的主要工藝流程如圖 1-1 所示，木質(zhì)纖維素必須經(jīng)過預(yù)處纖維素酶降解為單糖，最后通過微生物的發(fā)酵轉(zhuǎn)化生產(chǎn)乙醇。

半纖維素和木質(zhì)素是木質(zhì)纖維素的主要組成成分，一些木質(zhì)成成分的百分比如表 1-2 所示，它們的百分比各不相同。木質(zhì)示，鏈狀纖維素通過氫鍵形成結(jié)晶結(jié)構(gòu)，半纖維素和木質(zhì)素包層”，導(dǎo)致木質(zhì)纖維素中的多糖難以被酶解利用。表 1-2 幾種木質(zhì)纖維素原料主要成分的百分含量ble 1-2 Percentage content of main components of some lignocellulose mate料 纖維素（%） 半纖維素（%） 木質(zhì)素秸稈a36.8 21.5 1渣b44.0 21.8 2秸稈b40.8 21.7 2柳杉c38.2 6.0 3秸稈d32.4 19.1 2秸稈d25.9 21.5 2[9]；b數(shù)據(jù)源于[10]；c數(shù)據(jù)源于[11]；d數(shù)據(jù)源于[12]
【學(xué)位授予單位】：江南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TQ352.62;S216.2

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 于斌;齊魯;;木質(zhì)纖維素生產(chǎn)燃料乙醇的研究現(xiàn)狀[J];化工進(jìn)展;2006年03期

2 張文彬;蔡葆;徐艷麗;;我國生物燃料乙醇產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[J];中國糖料;2010年03期

本文編號(hào)：2608368