發(fā)布時間：2021-10-16 03:12

　　本研究采用乙酸或NaOH調(diào)節(jié)水熱預(yù)處理的pH值,通過分析玉米秸稈中纖維素、半纖維素和木素降解產(chǎn)物的變化,研究了水熱預(yù)處理的pH值對玉米秸稈水解特性的影響。結(jié)果表明,在水熱預(yù)處理過程中,乙酸的添加促進(jìn)了纖維素和半纖維素降解,但木素溶出率略有下降,水解液中木糖、低聚木糖、葡萄糖等糖類物質(zhì)含量增加,糠醛和5-羥甲基糠醛等物質(zhì)含量快速提升;當(dāng)NaOH用量小于3%時,隨著NaOH用量增加,纖維素和半纖維素降解減少,NaOH主要消耗于半纖維素中的乙酰基脫除;當(dāng)NaOH用量為3%時,此時水熱預(yù)處理終點(diǎn)pH值為5.84,固體物料得率達(dá)到最大值為75.15%;繼續(xù)增加NaOH用量,木素的溶出率開始增加,固體物料得率下降。結(jié)果顯示pH值可以成為調(diào)控水熱預(yù)處理水解效果的重要手段。 

【文章來源】：中國造紙. 2020,39(11)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

實(shí)驗(yàn)流程示意圖

半纖維素是玉米秸稈的主要化學(xué)成分之一，在水熱預(yù)處理?xiàng)l件下容易發(fā)生降解，生成低聚木糖、木糖和阿拉伯糖等糖類物質(zhì)，這些糖類物質(zhì)還可以進(jìn)一步脫水生成糠醛等，而半纖維素側(cè)鏈上的乙�；饪梢陨梢宜帷Ｔ谒疅犷A(yù)處理過程中添加乙酸或Na OH，所得水解液化學(xué)成分變化如圖2和圖3所示。從圖2可以看出，當(dāng)終點(diǎn)p H值為5.84時，水解液中總木糖生成量最低；當(dāng)終點(diǎn)p H值高于5.84時，隨著Na OH用量增加，水解液中總木糖生成量逐漸增加，但在p H值接近中性和弱堿性后，總木糖生成量變化不明顯；當(dāng)終點(diǎn)p H值低于5.84時，隨著p H值降低，水解液中總木糖逐漸增加，達(dá)到最高點(diǎn)7.45%，然后開始降低。從圖2還可以看出，在所研究的p H值范圍內(nèi)，低聚木糖的變化趨勢和總木糖相似，其生成量遠(yuǎn)大于木糖，當(dāng)終點(diǎn)p H值超過5.84后，木糖生成量幾乎不變。當(dāng)p H值為5.84時，此時水解液中最低總木糖生成量為3.43%，低聚木糖在溶出總木糖中約占97.68%；當(dāng)p H值降低到4.35時，總木糖增加至7.45%，低聚木糖在總木糖中所占比例為84.03%；當(dāng)p H值升高至6.86時，總木糖生成量增加到4.90%，低聚木糖在總木糖中所占比例為91.20%；也就是說，在水熱預(yù)處理時，加入酸比加入堿更能提高木糖類物質(zhì)生成量。半纖維素中阿拉伯糖的溶出規(guī)律和木糖不同，當(dāng)Na OH用量為2%～3%時，阿拉伯糖生成量有1個極小值，隨著p H值的升高，阿拉伯糖生成量升高，p H值大于6.86后變化不大，若降低p H值，阿拉伯糖生成量先升高后再降低。

在酸性條件下，半纖維素降解生成的木糖和阿拉伯糖會進(jìn)一步脫水生成糠醛，如圖3所示，當(dāng)預(yù)處理終點(diǎn)p H值低于4.72時，糠醛的生成量迅速增加，此時木糖和阿拉伯糖生成量在達(dá)到極大值后出現(xiàn)不同程度下降。但當(dāng)p H值高于4.72時，在水解液中沒有檢測到糠醛，說明此時五碳糖能夠穩(wěn)定存在。水解液中乙酸主要來自半纖維素上乙酰基脫除，在酸性或堿性條件下，乙�；ユI比糖苷鍵更容易水解。從圖3可以看出，當(dāng)水熱預(yù)處理只加入水時，乙酸生成量最低。隨著水熱預(yù)處理時乙酸的加入，水解液中乙酸生成量升高，此時水解液中乙酸量是添加的乙酸與半纖維素乙�；猱a(chǎn)生乙酸二者之和。當(dāng)在水熱預(yù)處理過程中添加Na OH時，隨著Na OH用量增加，半纖維素上的乙酰基脫除量不斷增加，當(dāng)Na OH用量為3%時，與水熱預(yù)處理比較，乙酸生成量提高了65%，其后繼續(xù)增加Na OH用量，乙酸生成量變化不大，這也說明半纖維素上乙�；拿摮荖a OH消耗的主要原因之一。

【參考文獻(xiàn)】：
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