本文關(guān)鍵詞：脫墨二次纖維預(yù)處理及酶解過(guò)程研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著中國(guó)造紙產(chǎn)業(yè)原料結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品的調(diào)整,二次纖維的使用比例越來(lái)越大,二次纖維成分復(fù)雜,在干燥時(shí)會(huì)發(fā)生不可逆角質(zhì)化,這就需要丟棄一部分的廢紙?jiān)稀U紙具有來(lái)源廣、環(huán)境友好、成本低的特點(diǎn)。這些原料主要含有纖維素、半纖維素和木質(zhì)素,是纖維素乙醇生產(chǎn)的潛在原料。廢紙中的木質(zhì)素及填料對(duì)纖維素酶存在一定的無(wú)效吸附,影響廢紙的酶水解效率。本文通過(guò)對(duì)二次纖維進(jìn)行分級(jí)處理找到影響酶水解的主要因素,探討四種不同預(yù)處理方法及添加陽(yáng)離子助劑對(duì)二次纖維酶水解效率的影響,并與未處理二次纖維酶水解進(jìn)行對(duì)比研究。主要結(jié)論如下：二次纖維經(jīng)過(guò)分級(jí)處理,對(duì)不同級(jí)別的二次纖維進(jìn)行酶解,其中R80-180(纖維長(zhǎng)度介于80目與180目之間的纖維)葡萄糖得率最高(80.33%),其次是R80(纖維長(zhǎng)度大于80目纖維)葡萄糖得率(79.72%),R180(纖維長(zhǎng)度小于180目纖維)葡萄糖得率最低(55.36%)。R80紙漿中添加1%、5%、10%、15%、20%的R80-180、R180分別進(jìn)行復(fù)配酶解,當(dāng)R80-180添加量為15%時(shí),葡萄糖得率最高,主要是因?yàn)榧尤隦80-180,體系的比表面積增大,纖維素酶與纖維素的接觸度提高；添加不同比例的R180葡萄糖得率降低,主要是因?yàn)镽180中纖維素含量低,且含有大量的雜質(zhì),使得纖維素酶產(chǎn)生大量的無(wú)效吸附且中毒,使得酶活性降低或喪失。從四種不同級(jí)別紙漿的掃描電鏡圖看出,R80表面光滑,R80-180表面呈絨毛狀,擁有較大的比表面積,能很好的與纖維素酶接觸,而R180表面擁有一層覆蓋物,會(huì)提高纖維素酶的無(wú)效吸附,從而降低葡萄糖得率。R80添加R180其酶解葡萄糖得率降低,可以推測(cè)出R180中含有抑制酶水解的抑制物。經(jīng)等離子光譜(ICP)檢測(cè),二次纖維中含有大量的金屬離子,其中對(duì)酶水解有抑制作用的包括Fe3、Al3+、Mn2+、Mg2+,因此在酶解時(shí)加入EDTA,能有效降低金屬離子的影響。二次纖維經(jīng)過(guò)Na2SO3、H2O2、HCl、水預(yù)處理后酶解,過(guò)氧化氫預(yù)處理酶解得率最高(91.67%),其次是亞硫酸鈉預(yù)處理(87.57%)。對(duì)預(yù)處理前后的二次纖維進(jìn)行比表面積及結(jié)晶度測(cè)定、掃描電鏡觀察,研究表明,預(yù)處理后二次纖維表面分絲帚化,比表面積增加,小孔數(shù)目增加,木素含量有所降低,纖維素可及性提高。二次纖維酶水解過(guò)程中加入陽(yáng)離子助劑(Cationic Polyacrylamides簡(jiǎn)稱CPAM,Polyetherimide簡(jiǎn)稱PEI、分散劑)及表面活性劑,結(jié)果表明,相同反應(yīng)條件下,添加分散劑的二次纖維纖維素酶水解效率最高,其次是添加PEI、表面活性劑、CPAM。對(duì)添加助劑的二次纖維進(jìn)行接觸角測(cè)定,探討親水性對(duì)酶水解的影響,其中添加分散劑的二次纖維接觸角(39.9°)最小,其次是PEI、CPAM,添加助劑的二次纖維接觸角均小于原漿(52.2。),這表明添加助劑能夠有效提高物料的親水性,親水性是影響酶水解的一個(gè)重要原因。纖維素酶吸附結(jié)果表明,2h前未添加助劑的二次纖維對(duì)纖維素酶的吸附量最大,其次為CPAM,PEI,添加分散劑的二次纖維對(duì)纖維素酶的吸附量最小。由此可知,提高底物的親水性可降低對(duì)纖維素酶的無(wú)效吸附,從而促進(jìn)纖維素酶水解。
【關(guān)鍵詞】：二次纖維 預(yù)處理 造紙助劑 酶水解
【學(xué)位授予單位】：北京林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X793;TQ352.1
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 1. 緒論10-26
• 1.1. 引言10
• 1.2. 環(huán)境危機(jī)與生物質(zhì)能10
• 1.3. 燃料乙醇的發(fā)展10-12
• 1.3.1. 燃料乙醇10-11
• 1.3.2. 國(guó)外燃料乙醇的發(fā)展11
• 1.3.3. 國(guó)內(nèi)燃料乙醇的發(fā)展11
• 1.3.4. 燃料乙醇的發(fā)展前景11-12
• 1.4. 木質(zhì)纖維原料12-15
• 1.4.1 纖維素12-13
• 1.4.2 半纖維素13-14
• 1.4.3 木質(zhì)素14-15
• 1.4.4 其他組分15
• 1.5 二次纖維15-16
• 1.5.1 國(guó)內(nèi)外廢紙應(yīng)用15-16
• 1.5.2 廢紙種類16
• 1.5.3 二次纖維成分16
• 1.6 木質(zhì)纖維素預(yù)處理技術(shù)16-19
• 1.6.1 物理法17
• 1.6.2 化學(xué)方法17-18
• 1.6.3 物理化學(xué)方法18
• 1.6.4 生物法18-19
• 1.7 木質(zhì)纖維的酶解糖化19-20
• 1.7.1 纖維素酶結(jié)構(gòu)19
• 1.7.2 纖維素酶的作用機(jī)理19
• 1.7.3 影響纖維素酶的主要原因19-20
• 1.8 造紙助劑的分類及其結(jié)構(gòu)20-23
• 1.8.1 造紙助劑的分類20-21
• 1.8.2 造紙助劑的結(jié)構(gòu)21-23
• 1.8.3 造紙助劑作用機(jī)理23
• 1.9 本論文的選題意義及研究?jī)?nèi)容23-26
• 1.9.1 研究目的及意義23
• 1.9.2 研究?jī)?nèi)容23-26
• 2. 脫墨二次纖維分級(jí)處理提高酶水解效率研究26-40
• 2.1 引言26
• 2.2 材料與方法26-29
• 2.2.1 材料及試劑26
• 2.2.2 二次纖維的分級(jí)處理26-27
• 2.2.3 不同級(jí)別二次纖維組成27-28
• 2.2.4 二次纖維纖維素酶水解糖化及測(cè)定方法28-29
• 2.2.5 不同級(jí)別二次纖維的表征與分析29
• 2.3 結(jié)果與討論29-38
• 2.3.1 脫墨二次纖維組分分析29-30
• 2.3.2 二次纖維酶水解30-34
• 2.3.3 X-射線衍射測(cè)定結(jié)晶度34-35
• 2.3.4 紅外光譜(FT-IR)分析35-36
• 2.3.5 掃描電鏡分析36-37
• 2.3.6 比表面積分析37-38
• 2.4 小結(jié)38-40
• 3. 添加木聚糖酶及EDTA對(duì)紙漿纖維水解的影響40-48
• 3.1 引言40
• 3.2 材料與方法40-42
• 3.2.1 材料與試劑40-41
• 3.2.2 木聚糖酶及EDTA輔助酶解41
• 3.2.3 灰分制備方法及金屬離子測(cè)定41-42
• 3.3 結(jié)果與討論42-46
• 3.3.1 木聚糖酶輔助廢紙漿酶解過(guò)程42-43
• 3.3.2 灰分中金屬含量43-44
• 3.3.3 EDTA輔助廢紙漿酶解過(guò)程44-45
• 3.3.4 EDTA和木聚糖酶對(duì)二次纖維初始反應(yīng)速率的影響45-46
• 3.4 小結(jié)46-48
• 4. 預(yù)處理方法對(duì)二次纖維酶解糖化的過(guò)程研究48-58
• 4.1 引言48
• 4.2 材料與方法48-50
• 4.2.1 材料與試劑48
• 4.2.2 二次纖維預(yù)處理方法48-49
• 4.2.3 二次纖維預(yù)處理前后組分分析變化49
• 4.2.4 纖維素酶解實(shí)驗(yàn)49
• 4.2.5 二次纖維預(yù)處理前后表征49-50
• 4.3 結(jié)果與討論50-57
• 4.3.1 二次纖維預(yù)處理前后組分分析50-51
• 4.3.2 二次纖維預(yù)處理前后酶解結(jié)果51-53
• 4.3.3 掃描電鏡分析53-54
• 4.3.4 紅外光譜(FT-IR)分析54-55
• 4.3.5 X-射線衍射(XRD)分析55-56
• 4.3.6 比表面積(BET)測(cè)定56-57
• 4.4 小結(jié)57-58
• 5. 造紙助劑對(duì)二次纖維酶水解的影響58-64
• 5.1 引言58
• 5.2 材料與儀器58-59
• 5.2.1 材料與方法58
• 5.2.2 添加造紙助劑的酶解實(shí)驗(yàn)58-59
• 5.2.3 酶解底物性能測(cè)定59
• 5.3 結(jié)果和討論59-63
• 5.3.1 添加助劑的廢紙漿酶解結(jié)果59-61
• 5.3.2 助劑對(duì)纖維素酶吸附的影響61-62
• 5.3.3 底物濕部化學(xué)性能對(duì)纖維素酶水解的影響62-63
• 5.4 小結(jié)63-64
• 6. 結(jié)論與建議64-68
• 6.1 本論文的主要結(jié)論64-65
• 6.2 對(duì)下一步工作的建議65-66
• 6.3 本論文的創(chuàng)新點(diǎn)66-68
• 參考文獻(xiàn)68-74
• 個(gè)人簡(jiǎn)介74-76
• 導(dǎo)師簡(jiǎn)介76-78
• 獲得成果目錄清單78-80
• 致謝80

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本文編號(hào)：334376