【摘要】：雖然生物質(zhì)制取燃料乙醇技術(shù)的研究已開展多年,但還存在很多關(guān)鍵問題需要解決,其中最重要的是如何將生物質(zhì)原料高效、低能耗、環(huán)保的水解糖化,為乙醇發(fā)酵提供原料。生物質(zhì)中的半纖維素和纖維素水解糖化是一個連串反應(yīng),糖只是中間產(chǎn)物,會繼續(xù)發(fā)生降解反應(yīng),因此,水解糖化技術(shù)必須滿足高水解率和低糖損失的要求。超低酸水解(酸濃度0.2%w/w)是一種新型的水解技術(shù),具有水解強度大、反應(yīng)速度快、糖收率高、對設(shè)備腐蝕性小等優(yōu)點成為研究的熱點。因此,本文以纖維素�；�(濾紙)為原料,在間歇式水解反應(yīng)器中開展了超低濃度硫酸催化水解及金屬離子助催化的工藝和機理研究。 在間歇式反應(yīng)器中,對超低濃度硫酸催化纖維素�；�(濾紙)水解反應(yīng)進行研究,考察了反應(yīng)溫度、液固比、酸濃度和時間對反應(yīng)的影響,采用響應(yīng)面的方法對工藝進行優(yōu)化。通過響應(yīng)面方法的反應(yīng)的研究,分析了各因素之間的交叉影響,并預(yù)測了最佳反應(yīng)條件；以響應(yīng)面研究為基礎(chǔ),又考察了反應(yīng)壓力和攪拌轉(zhuǎn)速對反應(yīng)結(jié)果的影響,最后確定最佳工藝條件為：反應(yīng)溫度205℃,液固比15.72,硫酸濃度0.15%,時間33 min,壓力3MPa,轉(zhuǎn)速500rpm。 對金屬鹽在超低酸水解纖維素過程中的助催化作用進行了研究,分別考察了K2SO4、MgSO4、Na2SO4、Al2(SO4)3、CuSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3在3種酸濃度(0.01%、0.05%、0.1%)下的助催化效果。結(jié)果表明,0.05%K2S04的助催化效果較好且穩(wěn)定,葡萄糖濃度較沒加入之前提高了16.48%；在實驗研究的基礎(chǔ)上,對K+的催化作用機理進行了分析,詳細闡述了K+的助催化作用歷程；以實驗研究和機理分析為基礎(chǔ),建立了硫酸鉀存在時超低濃度硫酸催化纖維素水解的連串反應(yīng)動力學(xué),通過對比纖維素水解和糖降解活化能,揭示了其催化反應(yīng)歷程,并通過動力學(xué)擬合和實驗驗證確定了其最佳反應(yīng)條件,為下一步深入地研究提供研究基礎(chǔ)和理論支撐。
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TK6

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本文編號：2728452