以生物質(zhì)能的綜合利用為核心的新型能源與節(jié)能減排研究,是江西省委省政府的“六個一”工程的重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域之一。高效利用儲藏于這些植物桔桿中的能量不僅對于緩解我國部分能源緊缺問題,而且對于廣大農(nóng)村的環(huán)境保護(hù)具有重大意義。本工作針對水稻秸稈主要成分的有效分離及其水解液發(fā)酵制取乙醇等內(nèi)容進(jìn)行了積極的努力的探索,主要研究內(nèi)容如下： 1)在稀酸水解前處理方法的基礎(chǔ)上,提出了根據(jù)稻草秸稈的主要組分的化學(xué)性質(zhì)的不同,分步、分別處理,完全充分利用新的思路和方法。 2)經(jīng)過系列實(shí)驗(yàn),得出了稀酸水解處理的最佳條件,即0.5% HCl+0.5% H2SO4,固液比為1：5,100℃自然回流。研究表明,此條件既能保證半纖維素糖類的最大程度地溶出,又能保證最少量的發(fā)酵抑制劑的產(chǎn)生。 3)稀酸催化水解反應(yīng)脫除了稻草秸稈中的大部分半纖維素組分,通過水解作用形成以木糖和葡萄糖為主的水解液；使其纖維素組分與處理前相比更加裸露,使后續(xù)酶解步驟的酶活性或酶解效率有所提高。但是,在稀酸水解反應(yīng)過程中稻草秸稈中的木質(zhì)素部分幾乎沒有發(fā)生變化,木質(zhì)素的存在使得稻草秸稈中的纖維素組分的酶解活性得不到質(zhì)的提高。鑒于此,本工作進(jìn)行了脫木質(zhì)素反應(yīng),所選用的反應(yīng)為木質(zhì)素的磺甲基化反應(yīng),產(chǎn)生的水溶性的木質(zhì)素磺酸鹽可作為三次采油注劑,木質(zhì)素的磺甲基化反應(yīng)沒有廢液產(chǎn)生。經(jīng)過稀酸催化水解反應(yīng)與木質(zhì)素的磺甲基化反應(yīng)后所剩余的部分,基本上就是比較純凈的纖維素部分,可對其有效地進(jìn)行酶解(生成葡萄糖),其酶解率高達(dá)93%。 4)然后繼續(xù)對水解、酶解得到的產(chǎn)物以木糖和葡萄糖為主的單糖進(jìn)行發(fā)酵制取乙醇研究。對于稻草秸稈稀酸水解反應(yīng)產(chǎn)生的水解液主要成分是木糖和葡萄糖,傳統(tǒng)的發(fā)酵葡萄糖為乙醇的菌種不能發(fā)酵木糖為乙醇,自然界中能發(fā)酵戊糖并產(chǎn)生乙醇的菌種很少,本工利用一種能同時發(fā)酵木糖與葡萄糖制乙醇的菌種Candida shehatae,通過對該菌種發(fā)酵稻草水解液制乙醇的研究表明,稻草水解液的pH、供氧情況、總糖濃度等因素對乙醇的產(chǎn)率等都有不同程度的影響；pH=6.6,發(fā)酵時間80h、120r/min為較優(yōu)化的條件,乙醇產(chǎn)率達(dá)到39%,在同類研究中處以較高的水平。
【學(xué)位單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2010
【中圖分類】：S216.2
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 生物質(zhì)的利用及其制取乙醇的研究狀況
    1.1 研究背景
    1.2 生物質(zhì)簡介
        1.2.1 生物質(zhì)的類型及在中國的分布概況
        1.2.2 生物質(zhì)的性質(zhì)和構(gòu)成
        1.2.3 生物質(zhì)利用的技術(shù)與方法
    1.3 利用生物質(zhì)制取燃料乙醇
        1.3.1 概述
        1.3.2 生物質(zhì)處理方法研究進(jìn)展
        1.3.3 木糖發(fā)酵菌種的研究進(jìn)展
        1.3.4 木糖發(fā)酵微生物及其選育
        1.3.5 生物質(zhì)水解液制取乙醇的研究進(jìn)展
    1.4 本論文的研究動機(jī)
第二章 水稻秸稈的分步處理以及其組分的有效分離
    2.1 前言
    2.2 材料與方法
        2.2.1 儀器與試劑
        2.2.2 稻草水解液的制備
        2.2.3 生物質(zhì)材料各組分的分析
        2.2.4 稻草水解液中單糖種類的分析
        2.2.5 定量分析方法
        2.2.6 經(jīng)過前處理的稻草秸稈的脫木質(zhì)素化反應(yīng)
        2.2.7 纖維素部分的酶解反應(yīng)
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 稻草秸稈的成分分析
        2.3.2 稻草水解液中單糖種類的分析
        2.3.3 稻草秸稈水解反應(yīng)時間對水解效率的影響
        2.3.4 固液比對水解反應(yīng)效率的影響
        2.3.5 硫酸與鹽酸比例對水解反應(yīng)的影響
        2.3.6 催化劑的用量對稻草秸稈前水解的影響
        2.3.7 時間對脫木質(zhì)素反應(yīng)的影響
        2.3.8 纖維素組分的酶解反應(yīng)
    2.4 結(jié)論
第三章 一株假絲酵母發(fā)酵稻草水解液制乙醇研究
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)材料與方法
        3.2.1 儀器與試劑
        3.2.2 實(shí)驗(yàn)材料
        3.2.3 實(shí)驗(yàn)方法
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 pH值對發(fā)酵稻草水解液制乙醇的影響
        3.3.2 供氧情況對發(fā)酵稻草水解液制乙醇的影響
        3.3.3 稻草水解液中的總糖濃度對發(fā)酵制乙醇的影響
        3.3.4 稻草水解液發(fā)酵前的化學(xué)處理對其發(fā)酵制乙醇的影響
    3.4 結(jié)論
第四章 結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間學(xué)術(shù)論文發(fā)表情況
致謝

【引證文獻(xiàn)】

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本文編號：2840046