玉米芯提取木糖后殘留了大量富含纖維素和木質(zhì)素的廢棄物。針對(duì)玉米芯殘?jiān)╟orncob residues,CCR）中木質(zhì)素含量高和半纖維素含量很低的特點(diǎn),采用堿性亞硫酸鹽法進(jìn)行預(yù)處理。研究了預(yù)處理p H、液固比、溫度、亞硫酸鹽用量等條件對(duì)纖維素保留率、木質(zhì)素去除率、底物酶解效率以及預(yù)處理液中木質(zhì)素磺酸鈉含量的影響規(guī)律。結(jié)果表明,當(dāng)亞硫酸鈉用量為10%（質(zhì)量）、氫氧化鈉為5%（質(zhì)量）、液固比為6:1、160℃預(yù)處理1 h時(shí),可去除86.1%的木質(zhì)素、保留82.4%的纖維素,底物的72 h酶解率達(dá)85.1%[酶載量為5 FPU·（g葡聚糖）-1],預(yù)處理液中木質(zhì)素磺酸鈉的收率為31.5 g·（100 g CCR）-1。為了指導(dǎo)放大試驗(yàn)和工程應(yīng)用,提出了一個(gè)能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)底物木質(zhì)素含量的參數(shù)——木質(zhì)素因子（lignin factor,LF）,在此基礎(chǔ)上成功建立了脫木質(zhì)素反應(yīng)動(dòng)力學(xué)經(jīng)驗(yàn)公式以及底物酶解效率的預(yù)測(cè)方程,預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值誤差在10%之內(nèi)。 

【文章來(lái)源】：化工學(xué)報(bào). 2018,69(01)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

溫度對(duì)玉米芯殘?jiān)A(yù)處理的影響

為120℃時(shí)，底物酶解效率為56.2%，預(yù)處理溫度提高至180℃時(shí)，底物酶解效率達(dá)到了83.9%。由圖2(b)可知，預(yù)處理液的pH隨溫度的上升而逐漸下降，這是因?yàn)轭A(yù)處理過(guò)程中木質(zhì)素發(fā)生高溫磺化反應(yīng)，磺化程度隨著溫度的升高而增加，亞硫酸鈉消耗量也隨之增加[20]，導(dǎo)致預(yù)處理液pH下降。但預(yù)處理液中木質(zhì)素濃度則在160℃時(shí)最高，溫度升到170℃和180℃時(shí)，預(yù)處理液中木質(zhì)素濃度反而下降。這是因?yàn)闇囟雀哂?60℃時(shí)，可溶性木質(zhì)素圖2溫度對(duì)玉米芯殘?jiān)A(yù)處理的影響Fig.2Effectsoftemperatureonpretreatmentofcorncobresidue圖1玉米芯殘?jiān)鼔A性亞硫酸鹽預(yù)處理流程Fig.1Processofalkalinesulfitepretreatmentofcorncobresidue

化工學(xué)報(bào)第69卷·510·發(fā)生縮聚，分子量大大增大，出現(xiàn)聚集沉淀，檢測(cè)到的可溶性木質(zhì)素含量降低。預(yù)處理溫度從160℃升高到180℃時(shí)，酶解效率僅從79%提高到83%，提高并不明顯，而且底物中的纖維素反而有少量損失，得到的預(yù)處理液中木質(zhì)素磺酸鈉濃度反而較低，因此優(yōu)化的預(yù)處理溫度為160℃。2.2亞硫酸鈉用量對(duì)預(yù)處理的影響在預(yù)處理溫度為160℃、液固比為9:1、不加NaOH、預(yù)處理時(shí)間為60min的條件下，研究亞硫酸鈉用量對(duì)預(yù)處理的影響，分別為1%、2%、5%、10%、15%、20%（基于底物干基）。由圖3(a)可知，隨著亞硫酸鈉用量的增加，原料中木質(zhì)素去除率明顯提高。當(dāng)亞硫酸鈉用量為10%時(shí)，預(yù)處理后底物中木質(zhì)素含量為11.2%，與未處理原料中木質(zhì)素（30%）相比，去除率達(dá)62.7%；而亞硫酸鈉用量增加到20%時(shí)，底物中木質(zhì)素只剩下2.4%，已幾乎全部脫除木質(zhì)素。預(yù)處理后底物的酶解效率隨著亞硫酸鈉用量的增加呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì)。5%以內(nèi)的亞硫酸圖3亞硫酸鹽用量對(duì)玉米芯殘?jiān)A(yù)處理的影響Fig.3EffectsofNa2SO3dosageonpretreatmentofcorncobresidue鈉用量反而使酶解效率比未處理原料更低，原因是原料呈酸性，在亞硫酸鈉用量較低時(shí)，預(yù)處理液初始pH呈酸性，此時(shí)不僅難以脫除原料中的木質(zhì)素，且會(huì)水解原料中少量溶解酶解的無(wú)定形纖維素，預(yù)處理后的底物中纖維素的結(jié)晶度更高，導(dǎo)致酶解效率下降。從圖3可見，當(dāng)亞硫酸鈉用量從10%提高到20%時(shí)，底物在pH為5.5時(shí)的酶解效率并無(wú)增長(zhǎng)，預(yù)處理液中木質(zhì)素磺酸鈉收率也沒有顯著增加；預(yù)處理液的pH則隨著亞硫酸鈉用量增加而從酸性逐漸增加到中性。因此優(yōu)化的亞硫酸鈉用量為10%。2.3液固比對(duì)預(yù)處理的影響在預(yù)處理溫度為160℃、亞硫酸鈉用量為10%（質(zhì)量）、不加NaOH、預(yù)處理時(shí)間為6

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]木質(zhì)纖維素新型預(yù)處理與頑抗特性[J]. 崔美,黃仁亮,蘇榮欣,齊崴,張毅民,何志敏.  化工學(xué)報(bào). 2012(03)
[2]接枝磺化木質(zhì)素高效減水劑的配伍性能研究[J]. 劉青,樓宏銘,楊東杰,鄧國(guó)興,邱學(xué)青.  精細(xì)化工. 2008(10)
[3]木質(zhì)素磺酸鹽磺化度測(cè)定方法的改進(jìn)[J]. 龐煜霞,楊東杰,邱學(xué)青,張娜娜.  中華紙業(yè). 2006(11)

博士論文
[1]白腐菌高效改性木質(zhì)素促進(jìn)秸稈酶解反應(yīng)機(jī)制研究[D]. 宋麗麗.華中科技大學(xué) 2013

碩士論文
[1]麥草堿木素的高溫磺化改進(jìn)及木素在纖維表面的沉積機(jī)理探索[D]. 劉志平.華南理工大學(xué) 2012



本文編號(hào)：3377707