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《河南科技大学》 2017年
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离子液体碱溶液脱除秸秆中的木质素

刘程  
【摘要】:随着化石资源的过度开采和逐渐枯竭,人们日益重视可再生资源的研究与开发。生物质具有价廉易得,可降解等优点。作为农业大国,我国秸秆资源丰富,秸秆中含有丰富的纤维素。利用纤维素制备燃料乙醇,如何高效的去除原料中的木质素是实现产业化的关键之一。本文采用两种离子液体([Amim]Cl、[Emim][CH3COO])碱溶液对玉米秸秆进行预处理,首先我们利用Na OH溶液对秸秆进行处理,经过预实验发现碱对木质素具有一定脱除效果,但同时造成纤维素和半纤维素不必要的损失。下一步从反应温度、反应时间和固液比三个方面考察了两种离子液体碱溶液对秸秆中木质素的脱除效率,以单因素和Box-Behnken设计实验,得到了适宜的工艺条件:[Emim][CH3COO]离子液体碱溶液在反应温度98.5℃,反应时间1.31 h,固液比1:8.5,此时纤维素的理论值为86.15%。在此条件下对玉米秸秆进行预处理三次,最终固形物中纤维素含量的平均值为86.11%,半纤维素含量为9.1%,木质素含量为2.27%,木质素脱除率为87.4%。利用两种胆碱类离子液体([Ch][Ac]、[Ch][Lys])对秸秆预处理,[Ch][Lys]在预处理12 h时,纤维素含量为60.5%,木质素的脱除率达到36.7%,预处理效果更好。电化学预处理能够在一定程度上对秸秆进行氧化降解。实验阳极采用铂片,阴极采用钛片,在15 mm的电极间距下,考察两种离子液体水溶液([Emim]Cl、[Hmim]Cl)对秸秆的处理效果。实验表明,20%的[Hmim]Cl水溶液作为电解液对秸秆进行处理效果最好,反应520 min,还原糖收率达到88.43%,电解液中的还原糖浓度为3.28 g·L-1。利用纤维素酶对处理后的秸秆进行酶解糖化,从酶用量、pH值和反应温度三个因素考察纤维素酶水解的最佳工艺条件,通过正交试验设计,获得最优酶解条件。[Emim][CH3COO]离子液体碱溶液处理后的秸秆在酶解时效果最好,最佳的酶解工艺条件为反应温度45℃,pH值5.0,用酶量150 U·mL-1,在反应72 h后,还原糖浓度为13.91 g·L-1。
【学位授予单位】:河南科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TK6

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