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《大连工业大学》 2012年
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高温预处理改善秸秆酶解性能研究

金宪龙  
【摘要】:以生物质为原料生产燃料乙醇有着广阔的市场前景,对解决日益紧迫的液体燃料短缺问题具有极其重要的意义。而这其中,原料经过预处理后再进行酶解被认为是最有前景的糖化方式。本文就高温液态水预处理改善秸秆酶解性能进行了系统的试验和理论研究,为生物质的清洁化能源利用打下基础。首先对秸秆类原料高温液态水预处理后得到的水解液和不溶性固体进行了系统的研究,通过定性和定量分析,总结并归纳原料中各种组分的溶出规律。并选择了芦苇和玉米秸秆两种有代表性的秸秆类生物质进行高温液态水研究,同时对预处理后的不溶性固体进行了酶解试验研究。高温液态水预处理方法使得大量戊聚糖和少量木质素溶于预水解液中,实现了半纤维素的分离。芦苇和玉米秸秆的预水解液中葡萄糖最大溶出率分别达到8.86%和7.77%;戊聚糖最大溶出率分别达到14.7%和10.57%。由于大量半纤维素的溶出,从而增大了纤维素与酶的接触机会,有利于酶解反应的进行。在底物浓度为5%,pH4.8,温度50C,底物加酶量30FPU/g的酶水解条件下,考察了不同预处理条件对纤维素酶水解的影响,研究发现预处理温度越高,原料预处理的越充分,酶水解效率越高;高温预处理有利于底物的酶水解,但是温度过高,底物得率大大降低,且增加了预处理成本。反应温度的升高和时间的延长都可以提高不溶性固体的酶解转化率,而温度的变化对其影响更明显。综合各方面因素考虑,选择预处理温度180℃,保温时间20min为芦苇原料的相对最优预处理工艺条件;选择预处理温度190℃,保温时间20min为玉米秸秆原料的相对最优预处理工艺条件。采用扫描电镜、GC-MS分析和红外分析等定性分析方法对不溶性固体和水解液进行分析,发现大部分半纤维素已完全水解,但由于木质素的存在,原料预处理后不溶性固体的结构并没有发生明显的改变,不溶性固体中的主要成分为木质素和纤维素。
【学位授予单位】:大连工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TK6

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