發(fā)布時(shí)間：2020-07-25 18:56

【摘要】：隨著不可再生能源的不斷枯竭,新型綠色可再生能源的開(kāi)發(fā)和高效利用是全球亟需探究的問(wèn)題,其中生物質(zhì)能源具有清潔、可再生、無(wú)污染、分布廣泛等優(yōu)點(diǎn)備受關(guān)注。生物質(zhì)芒草屬于多年生木質(zhì)纖維素類(lèi)草本植物,是一種具備發(fā)展?jié)摿Φ目稍偕Y源。本論文以植物芒草為研究對(duì)象,對(duì)其化學(xué)成分及其降解產(chǎn)物進(jìn)行了研究,為實(shí)現(xiàn)芒草資源的綜合利用提供理論依據(jù),主要結(jié)果如下:(1)采用纖維素測(cè)定儀測(cè)定了29個(gè)芒草品系(荻類(lèi))的木質(zhì)纖維素含量。結(jié)果表明:同種品種由于生長(zhǎng)環(huán)境的不同,其木質(zhì)纖維素成分的含量具有顯著性差異,其中纖維素在D032中含量最高達(dá)52.64%,H095中的含量最低為41.9%。半纖維素在D045中的含量最高達(dá)22.80%,H034中含量最低為16.80%。木質(zhì)素在D131中含量最高達(dá)17.30%,D085中含量最低為12.66%。纖維素成分較高的品系適合用于發(fā)酵制備乙醇,木質(zhì)素含量較高的品系適合直接燃燒發(fā)電利用。(2)采用GC-MS技術(shù)對(duì)7種芒草品種中的揮發(fā)油成分進(jìn)行了鑒定分析。結(jié)果如下:7種芒草品種共鑒定出了23種揮發(fā)性成分,分別為癸酸、2-羥基乙基正丙基硫醚、反式-2-乙氧基-5-(1-丙烯基)苯酚、3,4-二甲基-5-羥基異惡唑、2-甲基-2-乙�；臍溥秽�5種烯烴、6種酯類(lèi)、4種酮類(lèi)、3種醛類(lèi)物質(zhì)。共有組分有10種,其中共有組分的相對(duì)含量占總揮發(fā)性成分的百分比在72.65%-97.01%之間。不同芒草品種的共有組分的含量也具有較大的差異,其中癸酸的含量最多,癸酸在奇崗中的相對(duì)含量最高達(dá)58.27%,湖南南荻中相對(duì)含量次之達(dá)52.33%,奇崗六倍體中的相對(duì)含量最低為27.35%。(3)采用范式法、掃描電鏡法以及紫外分光光度法對(duì)降解預(yù)處理方法進(jìn)行了分析,綜合木質(zhì)纖維素組成、結(jié)構(gòu)以及酶解產(chǎn)糖率這三個(gè)方面,確定了超聲輔助堿法作為芒草的預(yù)處理方法。并對(duì)此方法進(jìn)行了工藝優(yōu)化,對(duì)影響原料預(yù)處理效果的四個(gè)因素即堿濃度、溫度、料液比和反應(yīng)時(shí)間進(jìn)行探究,得出最佳的預(yù)處理工藝為:NaOH堿濃度為2%、反應(yīng)溫度為50℃、料液比1:20、反應(yīng)時(shí)間90 min,在此預(yù)處理?xiàng)l件下,芒草總糖產(chǎn)率為31.55%。(4)采用HPLC法對(duì)芒草酶解液中的化學(xué)成分進(jìn)行分析,芒草酶解液的主要成分為:木糖、阿拉伯糖、甘露糖、葡萄糖。單糖的種類(lèi)和含量決定了發(fā)酵菌株的選擇,為芒草降解制備燃料乙醇提供重要的理論指導(dǎo)。
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TK6
【圖文】：

圖 1-1 木質(zhì)纖維素結(jié)構(gòu)示意圖[19]Fig. 1-1 Structure of lignocellulose[19]國(guó)內(nèi)外有關(guān)木質(zhì)纖維素測(cè)定的方法有很多，杜[20]采用差量法對(duì)稻草中進(jìn)行了測(cè)定，具體過(guò)程為，先加入中性洗滌洗滌劑測(cè)得中性洗滌纖維然后再向中性洗滌纖維中加入 2mol/L 的 HCl 水解半纖維素，采用地衣測(cè)得五碳糖含量，最后再放入馬弗爐里灼燒。此方法雖然操作簡(jiǎn)便、較大，因?yàn)榘肜w維素水解的過(guò)程中，纖維素也不可避免的發(fā)生了水nji[21]采用近紅外反射光譜測(cè)定枯枝落葉中的木質(zhì)纖維素含量，此方法依維素成分中 C-H 和 O-H 等官能團(tuán)對(duì)紅外吸收的原理，因?yàn)槟举|(zhì)纖維成性使得此方法的測(cè)定誤差也較大。芒草屬于木質(zhì)纖維素類(lèi)植物，主要由纖維素、半纖維素、木質(zhì)素這三其構(gòu)成相對(duì)復(fù)雜，結(jié)晶纖維較多，結(jié)構(gòu)十分穩(wěn)固。這種復(fù)雜而牢固的芒草在降解利用方面存在很大困難[22]。淑[23]采用氨水、醋酸等試劑將纖維素、半纖維素水解成單糖，然后對(duì)單糖進(jìn)行衍生化后，采用 GC-M

圖 1-2 木質(zhì)纖維素原料發(fā)酵生產(chǎn)乙醇工藝示意圖[49] 1-2 Technology diagram of production of lignocellulosic ethanol[4醇生產(chǎn)過(guò)程中存在原料預(yù)處理困難、成本較高、生產(chǎn)工藝復(fù)多困難，這是纖維乙醇還沒(méi)有在社會(huì)上大量推廣和應(yīng)用的重理的木質(zhì)纖維素降解工藝來(lái)制備生物質(zhì)乙醇是研究者亟需解醇的生產(chǎn)工藝主要分三大步驟，如圖 1-2 所示，一是原材料的、化學(xué)生物技術(shù)或幾種技術(shù)的組合[50,51], 目的是打散木質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)完整性；二是水解階段, 即通過(guò)生物酶或者化學(xué)試劑把原子、可發(fā)酵的糖底物；三是發(fā)酵階段, 即用酵母菌對(duì)酶解產(chǎn)生備生物乙醇。預(yù)處理方法的研究纖維素材料生產(chǎn)的生物燃料，所謂的第二代生物乙醇與來(lái)自

17圖 2-1 芒草中木質(zhì)纖維素測(cè)定流程圖Fig. 2-1 Flow chart for determination of lignocellulose of miscanthus中性洗滌纖維(NDF)的測(cè)定: 準(zhǔn)確稱(chēng)取一定質(zhì)量約1.0 g的芒草粉末平分別置于已恒重的坩堝中，然后將坩堝放到纖維素測(cè)定儀上，冷卻塔加入 100 mL 中性洗滌劑溶液、2 mL 的十氫化萘和 0.5 g 無(wú)水亞硫酸鈉凝裝置將其煮沸、保持微沸 1 個(gè)小時(shí)后，分別用丙酮和微沸的蒸餾水然后將盛放樣品的坩堝置于烘箱中 105℃烘干至恒重后稱(chēng)量。酸性洗滌纖維(ADF)的測(cè)定: 準(zhǔn)確稱(chēng)取一定質(zhì)量約1.0 g的芒草粉末平分別置于干燥且恒重的坩堝中，然后將坩堝放到纖維素測(cè)定儀上，從部加入 100 mL 酸性洗滌劑溶液和數(shù)滴十氫化萘，之后的測(cè)試方法與 的測(cè)定方法相同。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2770226