【摘要】：目的:水熱預處理是促進木質纖維生物質酶解的有效方法,針對高溫水熱預處理能耗高、脫木質素低等不足,本論文目標是系統(tǒng)研究酸、堿催化劑對中溫水熱預處理的影響,考察過程組分結構變化,分析影響酶解效率的關鍵因素,在降低能耗的同時,建立高效酸/堿催化水熱預處理過程,增強預處理-酶解過程可發(fā)酵糖回收,為木質纖維生物質高效轉化生物燃料奠定基礎。方法:為增強預處理-酶解過程可發(fā)酵糖回收,首先研究酸催化水熱預處理(AHP),以芒草、蘆竹和狼尾草秸稈為原料,考察硫酸、有機酸、氯化鐵等酸催化劑種類、濃度及溫度對秸稈中溫水熱預處理-酶解產(chǎn)糖的影響,以預處理段糖產(chǎn)率(YSP)、酶解段糖產(chǎn)率(YSEH)和可發(fā)酵糖總產(chǎn)率(YST)作為評價指標,對酸催化水熱預處理過程進行評價。隨后,研究堿催化水熱預處理(ALHP),考察堿濃度、表面活性劑對預處理和酶解的影響;分析固體回收,組分含量和超微結構變化,對比考察AHP和ALHP過程酶解產(chǎn)糖的提高機制。最后,結合AHP和ALHP加強纖維組分轉化的不同特性,建立AHP-ALHP兩步過程,增強預處理酶解可發(fā)酵糖回收。結果:(1)建立了顯著提高預處理YSP的系列AHP方法。AHP處理秸稈木質素去除不強,但結構破壞明顯、半纖維素含量大幅降低,酶解因此得到一定加強;不同催化劑中,草酸和氯化鐵催化AHP中YSP相對較好,優(yōu)化條件為2.5%草酸或1%氯化鐵,140℃下處理30 min,三種秸稈YSp高達208.2 mg/g～217.0 mg/g,酶解YSEH有一定提高;(2)建立了顯著加強酶解YSEH的ALHP方法。相比AHP,ALHP處理秸稈半纖維素去除較低,但結構破壞更明顯、木質素含量大幅降低,纖維得到潤脹,酶解因而得到顯著加強;優(yōu)化條件為1.2%NaOH,120℃下處理30 min,三種秸稈YSEH提高4倍以上,比AHP處理提高約2倍;(3)建立了同步提高YSP和YSEH的秸稈AHP-ALHP兩步過程。首先利用草酸或氯化鐵催化的AHP提高預處理YSP,獲得木質素含量依然較高的AHP秸稈;然后利用ALHP脫除AHP秸稈木質素,提高酶解段YSEH;在優(yōu)化條件下(一段AHP:2.5%草酸,140℃處理 30min;二段 ALHP:1.6%氫氧化鈉,1%PEG-2000,120℃處理30 min),最終全過程YST達到最高,纖維素酶用量降低約36%。結論:(1)草酸(或氯化鐵)催化水熱預處理可有效溶解并回收易降解纖維組分,顯著提高預處理YSP,酶解也得到一定加強;(2)堿催化水熱預處理在預處理段YSP不高,但可顯著增強酶解YSEH,木質素和半纖維素的同步去除以及纖維素潤脹是解除秸稈抗降解屏障、提高酶解的關鍵因素;(3)草酸(或氯化鐵)-堿催化兩步水熱預處理可同步增強預處理、酶解過程糖產(chǎn)率,最大化糖回收,并降低纖維素酶的使用量。
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京交通大學碩士學位論文邐材料和方法逡逑２材料和方法逡逑．１實驗原料逡逑實驗所用原料為三種能源作物秸稈：芒草、蘆竹、狼尾草，取自福建省。三種逡逑料均為多年生草本植物，，生長速度快、繁殖能力強，且對生長環(huán)境要求低。曬干逡逑原料秸桿剪成小段，烘箱烘干至衡重；粉碎過１．５邋ｍｍ篩備用。纖維素酶由湖南逡逑特爾生化有限公司贈送。逡逑

圖２．２葡萄糖測定標準曲線逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２．２邋Ｔｈｅ邋ｓｔａｎｄａｒｄ邋ｃｕｒｖｅ邋ｏｆ邋ｇｌｕｃｏｓｅ邋ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ逡逑量的測定方法逡逑稀釋至一定倍數(shù)的樣品，加入１．５ｍＬＤＮＳ溶液，沸水�。担恚椋�，邋ｍＬ，５２０邋ｎｍ比色測定ＯＤ值，由標準曲線查出所測ＯＤ值對應的配制逡逑．９邋ｇ結晶酚溶解于１５．２邋ｍＬ邋１０％氫氧化鈉溶液中，并用水稀釋到６９邋ｍ硫酸氫鈉。逡逑２５５邋ｇ酒石酸甲鈉到３００邋ｍＬ邋１０％氫氧化鈉溶液中，再加入８８０邋ｍＬ基水楊酸溶液。逡逑液混合即得黃色試劑，棕色瓶保存，室溫放置７￣１０天后使用。逡逑
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TK6

【參考文獻】

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本文編號：2646064