【摘要】：廢紙循環(huán)利用過(guò)程中,纖維品質(zhì)不斷劣化,循環(huán)至一定程度后,已不再適用于造紙,若能將其進(jìn)行高值資源化利用,不但可“變廢為寶”,還可以提升其應(yīng)用價(jià)值。酶水解能夠?qū)⒗w維有效糖化,是當(dāng)前生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化研究中的一種綠色、溫和的有效手段,但目前對(duì)于回用纖維的酶水解,特別是回用纖維特性對(duì)其影響的研究還不充分。本論文以化學(xué)漿回用纖維為研究對(duì)象,研究了在回用過(guò)程中含有殘余木素的角質(zhì)化纖維特性的變化規(guī)律及其對(duì)纖維酶水解的影響,并探尋了提升酶水解效率的可行方法。研究結(jié)果如下:含有殘余木素的未漂漿和不含木素的漂白漿纖維經(jīng)熱干燥處理后,纖維潤(rùn)脹能力下降,表面出現(xiàn)褶皺,角質(zhì)化現(xiàn)象明顯。熱干燥促使纖維內(nèi)形成不可逆氫鍵,造成原纖聚集和共結(jié)晶現(xiàn)象,纖維的比表面積、平均孔徑和累積孔容也隨之減少;未漂漿纖維中的殘余木素(含量3.01%)有助于維持纖維原有形態(tài),同時(shí)緩解纖維受熱后細(xì)胞壁的塌陷、收縮現(xiàn)象。此外,纖維品質(zhì)的劣化對(duì)其酶水解有負(fù)面影響,對(duì)漂白漿回用纖維的酶水解抑制作用更為明顯,但是未漂漿中的殘余木素在干燥后被緊密包裹在細(xì)胞壁內(nèi),反而減少了酶對(duì)木素的非生產(chǎn)性吸附。隨著循環(huán)回用程度的增加,未漂和漂白化學(xué)漿纖維的角質(zhì)化程度不斷加劇,但最劇烈的原纖聚集和共結(jié)晶現(xiàn)象集中發(fā)生在最初的兩次回用處理中。隨著回用次數(shù)的增加,兩種纖維的品質(zhì)持續(xù)劣化,未漂漿回用纖維中殘余木素的支撐作用逐漸減弱,而漂白漿回用纖維的角質(zhì)化程度高于未漂漿回用纖維。由此造成漂白漿回用纖維具有更高的抗降解特性,未漂漿回用纖維的酶水解效率較之未漂漿原生纖維更低。機(jī)械預(yù)處理可明顯破壞化學(xué)漿回用纖維致密的角質(zhì)化結(jié)構(gòu),促進(jìn)細(xì)小纖維含量增加,纖維潤(rùn)脹性能大幅度提高,纖維比表面積、平均孔徑和累積孔容隨之增大,纖維結(jié)晶區(qū)域也被機(jī)械作用力破壞。機(jī)械預(yù)處理是提高回用纖維酶水解效率的有效手段,并且對(duì)漂白漿回用纖維酶水解效果的改善更為顯著。水熱預(yù)處理對(duì)回用纖維角質(zhì)化結(jié)構(gòu)的破壞作用較小。隨著預(yù)處理時(shí)間的延長(zhǎng)或溫度的提高,回用纖維內(nèi)半纖維素的降解量增加,纖維素結(jié)晶指數(shù)因無(wú)定形物質(zhì)的去除而提高,而纖維潤(rùn)脹性能和孔結(jié)構(gòu)的改善效果不甚明顯。回用纖維的木糖得率與預(yù)處理過(guò)程中半纖維素的降解程度相關(guān),但預(yù)處理未能明顯提高回用纖維的酶水解效率。
【圖文】：

利用是堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展之路的重要途徑之一，具有節(jié)約資行低碳發(fā)展的多重效果。然而，廢紙回收過(guò)程中不可避免地質(zhì)衰變、雜質(zhì)殘留等問(wèn)題，既限制廢紙回用的品質(zhì)與次數(shù)轉(zhuǎn)化產(chǎn)生影響，特別是其纖維超微結(jié)構(gòu)相比較原生纖維發(fā)紙纖維進(jìn)行酶水解等處理時(shí)，其機(jī)制也有別于原生纖維[16, 用過(guò)程中超微結(jié)構(gòu)特征的變化，分析其品質(zhì)衰變規(guī)律，是有。維的角質(zhì)化問(wèn)題發(fā)現(xiàn)[11, 18-20]，纖維在回用過(guò)程中其品質(zhì)會(huì)發(fā)生衰變，纖維的，進(jìn)而纖維的強(qiáng)度性能普遍降低。即使將纖維重新浸入水生狀態(tài)。纖維的這種不可逆的結(jié)構(gòu)變化被定義為角質(zhì)化（維細(xì)胞壁重潤(rùn)脹模型如圖 1-1 所示。

華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文維素微纖的聚集，，防止原纖可及表面的減少。不少研究者使用 CP/MAS維的超微結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)干燥和再潤(rùn)濕作用致使纖維的結(jié)晶信號(hào)增強(qiáng)并對(duì)應(yīng)形區(qū)域信號(hào)的減少，表明共結(jié)晶有助于纖維角質(zhì)化的機(jī)制[36, 37]。上所述，隨著纖維回用次數(shù)的增多纖維品質(zhì)衰變嚴(yán)重，其在造紙工業(yè)中越低，但是回用纖維主要來(lái)源于生物質(zhì)，其在可再生能源領(lǐng)域的應(yīng)用極質(zhì)纖維原料酶水解制取可發(fā)酵糖
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TS724

【參考文獻(xiàn)】

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8 李春玉;唐艷軍;巫山;薛國(guó)新;;OCC漿回用過(guò)程中化學(xué)組分變化及纖維損傷的表征[J];紙和造紙;2010年07期

9 郭文杰;王艷;萬(wàn)金泉;馬邕文;;脫墨方式對(duì)二次纖維孔隙結(jié)構(gòu)和結(jié)晶性能的影響[J];華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2010年04期

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本文編號(hào)：2620096