【目的】分析乙醇钠预处理木质纤维素原料的组分及结构特性,为纤维素原料制备生物乙醇燃料的研究提供参考。【方法】以针叶材松木、杉木和阔叶材水曲柳为研究对象,在121℃下采用乙醇钠(C2H5ONa)进行预处理,通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线衍射参数(XRD)等方法分析预处理木质纤维素原料的主要化学组分变化及结构特性。【结果】预处理后3种原料的纤维素、木聚糖和木质素含量均有不同程度变化,纤维素、木聚糖含量有所增加,木质素含量略微减少,其中,预处理杉木的纤维素含量增加幅度最大,达48. 1%,平均增加8. 1%,松木次之,水曲柳最低。从除木素效果看,松木预处理后木质素含量相对降低6. 1%,处理效果较好。X射线衍射参数(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)反映的LOI(结晶度指数)、HBI(氢键强度指数)变化结果显示,乙醇钠预处理可提高木质纤维素原料的相对结晶度。不同酶剂量和时间点变化的酶水解效率研究结果表明,葡萄糖和木聚糖的水解得率由大到小依次为预处理杉木>预处理松木>预处理水曲柳。【结论】乙醇钠预处理杉木纤维素含量提高最多,松木次之,水曲柳最低;针叶材的乙醇钠预处理体系处理效果较好;预处理杉木的相对结晶度高于松木和水曲柳;不同酶剂量和时间点变化的酶水解效率研究进一步验证预处理杉木>预处理松木>预处理水曲柳。

为了筛选出较适合生产燃料乙醇的刺槐无性系,选取8044、8048(豫刺1号)、83002(豫刺7号)、84023(豫刺8号)、速生刺槐(无性系3-Ⅰ)、四倍体刺槐、匈牙利大叶刺槐和普通刺槐8个无性系或品种作为研究对象,采用范式洗涤法,测定其纤维素、半纤维素和木质素含量,并研究了不同生长时期各成分的变化规律。结果显示:大部分无性系纤维素平均含量在速生期最高,半纤维素含量在生长初期最高,木质素含量在速生期最低。且各无性系在同一生长时期,纤维素、半纤维素和木质素含量均存在显著差异。普通刺槐和84023在生长末期的综纤维素含量最高,均达到55%;其中,纤维素含量分别为34.7%和34.4%;木质素相对...

该研究采用蒸汽爆破法 ,以速生毛白杨为原料 ,在爆破时间都为 4min ,爆破压力分别为 1.5 ,2 .0 ,2 .5 ,2 .7MPa的压力条件下 ,研究比较了不同爆破压力对原料得率、产酶活力和纤维素酶解糖化的影响 .研究结果表明 :①在相同条件下 ,随着爆破压力由 1.5MPa升至 2 .7MPa ,原料得率由 84%逐渐降低至 5 1% ;②以不同爆破压力获取的毛白杨原料配合麦麸作为纤维素酶产酶培养基 ,随着爆破压力的增加 ,酶活性也随之增加 ,但也与爆破后原料的纤维素含量有关 .只有爆破后毛白杨原料的纤维素含量高时 ,酶活性才大 .每克干曲酶活力高达 139.3U/ g ;③将经过不...

为研究沼液、组合碱和白腐菌3种不同预处理方式对玉米秸秆纤维组分(纤维素、半纤维素和木质素)含量及晶体结构的影响,分别将沼液与玉米秸秆按5∶2的比例混合预处理5d,组合碱(氢氧化钠和氢氧化钙质量比是2∶1)按1∶5的固液比例添加预处理5d,白腐菌按5%比例添加预处理10d。采用范式(Van Soest)纤维测定法、傅里叶变化红外光谱(FTIR)和X射线衍射(XRD)对预处理前后的玉米秸秆纤维结构变化进行研究。结果表明:经3种方式预处理后玉米秸秆的纤维组分含量均降低,其中组合碱预处理后玉米秸秆木质素结构的破坏

【目的】为破坏木质生物质天然抗降解屏障，促进木质生物质高效转化利用，筛选出适宜的热预处理方式。【方法】以栎木为研究对象，利用质量法/体积法、范式抽提法对高温蒸汽处理、固态汽爆处理和挤压膨化处理栎木的物理性质、木质纤维素含量进行测定，采用傅里叶变换红外光谱、X-射线衍射法对其木质官能团和纤维素相对结晶度进行分析。【结果】挤压膨化处理可显著改变栎木的形貌，持水力和比孔隙率分别为对照的3.2倍和4.71倍，容重降低至对照的1/4。各热预处理均可显著降低栎木木质纤维素含量，挤压膨化处理后木质纤维素含量显著下降，纤维素、半纤维素和木质素含量分别比对照组降低了22.60%、15.85%和7.9%。傅里叶变换红外光谱显示，各热预处理栎木均具有木质特征官能团，挤压膨化处理I_(898)/I_(1 509)比值显著增大，说明纤维素被富集。经不同热预处理后栎木仍具有典型的纤维素X-射线衍射特征，晶体结构峰形未发生改变，但强度不同程度变弱；相对结晶度不同程度增大，固态汽爆处理和挤压膨化处理后相对结晶度显著升高，表明结晶区的纤维素被更多地暴露出来。【结论】挤压膨化处理可显著改变栎木物理性质，降低木质纤维素含量，暴露结晶区纤维素，有利于木质生物质的高效转化利用。

本文对第二代燃料乙醇中的关键技术——纤维素乙醇技术,在国际上的创新进展和面临的创新风险进行了归纳与分析,探讨了技术创新风险对我国燃料乙醇产业发展可能产生的影响,并就此提出了相应的风险防范措施和建议。

该研究以汽爆毛白杨木粉作为底物 ,研究了反应温度、作用 pH值、酶的用量和作用时间对纤维素酶解的影响 .研究结果表明 :反应温度、作用 pH值、酶的用量和作用时间对纤维素酶解爆破后的毛白杨木粉都有很大的影响 .酶解最佳条件 :温度 45℃、pH 5 .0、时间 80h ,酶的用量 2 5U/g .

木质纤维生物转化乙醇可以避免以粮食为原料生产燃料乙醇所带来的“与农争地”和“与人争食”的弊端,兼得经济、生态、环保、社会多重效益。木质纤维原料的物理化学特性决定其具有不同于淀粉和糖类原料转化的难度和复杂性,这也是木质纤维生物转化乙醇成本居高难下、商业化裹足不前的主要技术原因。本文以国际(特别是美国)的研究和开发进展为背景,探讨木质纤维生物转化乙醇的几个富有挑战性的技术问题,并在同步糖化共发酵(SSCF)概念的基础上,提出优化的并行糖化共发酵生产模型。

【目的】研究亚/超临界乙醇自由基对玉米秸秆纤维素液化的作用机理。【方法】利用间歇高压反应釜,在反应温度200~320℃、反应时间30min条件下,对比研究亚/超临界乙醇液化和热裂解下反应温度对玉米秸秆纤维素产物收率的影响,并利用气相色谱-质谱联用仪(GC/MS)和傅里叶红外光谱法(FT-IR)分别对产物中重油和轻油的组成、原料和固体残渣特性等进行分析。【结果】1)与热裂解相比,当反应温度为320℃时,玉米秸秆纤维素在亚/超临界乙醇作用下,重油产物收率由5.0%上升至13.8%,固体残渣收率由29.7%下降至17.8%,乙醇自由基促进了玉米秸秆纤维素液化,同时抑制了残渣的生成。2)玉米秸秆纤维素...

[目的]研究对甲苯磺酸(p-toluenesulfonic acid,p-TsOH)耦合碱性过氧化氢(AHP)预处理对不同木质纤维素酶解率及乙醇产率的影响,为农林废弃物纤维素生物转化提供理论依据。[方法]以芒草秆、小麦秸秆和杨木为供试材料,分别采用p-TsOH处理(质量分数70%pTsOH水溶液于80℃处理20 min)以及p-TsOH耦合AHP两步处理(先用质量分数70%p-TsOH水溶液于80℃处理20 min,之后用pH 11.5、体积分数2%H_2O_2于50℃、120 r/min恒温振荡器中反应12h)2种方法对3种材料进行预处理,分析不同预处理方法对3种材料化学组成、形态结构(扫描电镜观察、傅里叶变换红外光谱、X-射线衍射、结晶度、保水值)的影响,并研究纤维素酶添加量(5,10,15FPU/g,以纤维素质量计算)及不同发酵工艺(同步糖化发酵、分步糖化发酵)对p-TsOH耦合AHP两步处理3种材料纤维素酶解率及乙醇产率的影响。[结果]采用p-TsOH处理以及p-TsOH耦合AHP两步处理后,芒草秆、小麦秸秆和杨木中的半纤维素和木质素含量明显降低,纤维素含量明显提高,其中p-TsOH耦合AHP两步处理的效果更明显,该法处理的芒草秆、小麦秸秆和杨木的木质素脱除率分别为97.01%,96.50%和94.01%,半纤维素脱除率分别为82.50%,84.21%和81.19%,纤维素保留率分别为87.97%,87.85%和90.53%。采用p-TsOH处理以及pTsOH耦合AHP两步处理后,芒草秆、小麦秸秆和杨木的微观结构、傅里叶变换红外光谱、X-射线衍射图谱发生了明显变化,结晶度及保水值均明显增加。纤维素酶添加量5 FPU/g、酶解72 h时,芒草秆和小麦秸秆的酶解率均超过90%,而杨木的酶解率为78%;纤维素酶添加量15 FPU/g、酶解12 h时,芒草秆、小麦秸秆的酶解率达到100%,杨木的酶解率为73%;纤维素酶添加量10 FPU/g、酶解24 h时,芒草秆、小麦秸秆和杨木的酶解率均达到95%以上。当底物质量浓度为130 g/L、纤维素酶加量为10 FPU/g、发酵96 h时,p-TsOH耦合AHP两步处理芒草秆、小麦秸秆和杨木同步糖化发酵的乙醇产率分别为92.63%,90.07%和88.00%,高于分步糖化发酵工艺的乙醇产率(86.40%,84.21%和78.09%)。[结论]p-TsOH耦合AHP两步处理可以在温和水溶液条件下选择性脱除原料中的木质素和半纤维素,得到富含纤维素的样品,对不同原料具有较强的适用性,应用前景良好。

[目的]研究对甲苯磺酸(p-toluenesulfonic acid,p-TsOH)耦合碱性过氧化氢(AHP)预处理对不同木质纤维素酶解率及乙醇产率的影响,为农林废弃物纤维素生物转化提供理论依据。[方法]以芒草秆、小麦秸秆和杨木为供试材料,分别采用p-TsOH处理(质量分数70%pTsOH水溶液于80℃处理20 min)以及p-TsOH耦合AHP两步处理(先用质量分数70%p-TsOH水溶液于80℃处理20 min,之后用pH 11.5、体积分数2%H_2O_2于50℃、120 r/min恒温振荡器中反应12h)2种方法对3种材料进行预处理,分析不同预处理方法对3种材料化学组成、形态结构(扫描电镜观察、傅里叶变换红外光谱、X-射线衍射、结晶度、保水值)的影响,并研究纤维素酶添加量(5,10,15FPU/g,以纤维素质量计算)及不同发酵工艺(同步糖化发酵、分步糖化发酵)对p-TsOH耦合AHP两步处理3种材料纤维素酶解率及乙醇产率的影响。[结果]采用p-TsOH处理以及p-TsOH耦合AHP两步处理后,芒草秆、小麦秸秆和杨木中的半纤维素和木质素含量明显降低,纤维素含量明显提高,其中p-TsOH耦合AHP两步处理的效果更明显,该法处理的芒草秆、小麦秸秆和杨木的木质素脱除率分别为97.01%,96.50%和94.01%,半纤维素脱除率分别为82.50%,84.21%和81.19%,纤维素保留率分别为87.97%,87.85%和90.53%。采用p-TsOH处理以及pTsOH耦合AHP两步处理后,芒草秆、小麦秸秆和杨木的微观结构、傅里叶变换红外光谱、X-射线衍射图谱发生了明显变化,结晶度及保水值均明显增加。纤维素酶添加量5 FPU/g、酶解72 h时,芒草秆和小麦秸秆的酶解率均超过90%,而杨木的酶解率为78%;纤维素酶添加量15 FPU/g、酶解12 h时,芒草秆、小麦秸秆的酶解率达到100%,杨木的酶解率为73%;纤维素酶添加量10 FPU/g、酶解24 h时,芒草秆、小麦秸秆和杨木的酶解率均达到95%以上。当底物质量浓度为130 g/L、纤维素酶加量为10 FPU/g、发酵96 h时,p-TsOH耦合AHP两步处理芒草秆、小麦秸秆和杨木同步糖化发酵的乙醇产率分别为92.63%,90.07%和88.00%,高于分步糖化发酵工艺的乙醇产率(86.40%,84.21%和78.09%)。[结论]p-TsOH耦合AHP两步处理可以在温和水溶液条件下选择性脱除原料中的木质素和半纤维素,得到富含纤维素的样品,对不同原料具有较强的适用性,应用前景良好。

该研究以汽爆毛白杨木粉为原料 ,采用正交实验法进行同时糖化发酵 (SSF)来生产乙醇 .通过考察反应温度、pH值、酶浓度和酵母用量来寻找绿色木霉纤维素酶和酿酒酵母同时糖化发酵转化汽爆毛白杨木粉成乙醇的最佳条件 .研究结果表明 :①在相同条件下 ,同时糖化发酵可提高汽爆毛白杨木粉转化成乙醇的效率 ,转化率高达86 % ,比分步糖化发酵 (LHF)提高了 1.6倍 ;②绿色木霉纤维素酶和酿酒酵母同时糖化发酵转化汽爆毛白杨木粉成乙醇的最佳条件为 :反应温度 36℃ ,pH值 5 .0 ,酶浓度 2 5U/ g ,酵母用量 (湿重 ) 0 0 1g/mL发酵液 .

【目的】研究微生物预处理途径制备苹果渣乙醇的特性,为纤维乙醇生产开拓新的廉价原料和低耗工艺提供技术支撑。【方法】以不同用量白腐菌(Trametes versicolor)或褐腐菌(Gloeophyllum trabeum)单菌预处理及其与黑曲霉(Aspergillus niger)复合的双菌预处理、半固态或液态配料对苹果渣进行不同的预处理,再分别采用2种黑曲霉菌株糖化,2种酵母和2种工艺发酵,测定不同步骤醪液的糖化产糖含量、总糖含量、乙醇生成量等。【结果】半固态条件下,0.8 mL白腐菌菌悬液单菌预处理的促进糖化效果最强,原料总糖含量提高70.8%。液态条件下,黑曲霉与白腐菌复合预处理促进苹果...

【目的】将微波加热与甘油利用相结合的综合炼制工艺用于木质纤维素生物质预处理,探索其在燃料乙醇制备中的可行性,为实现经济可行、经济有效的木质纤维素生物质酶解预处理技术和生物燃料生产提供基础信息。【方法】以银腺杨、日本落叶松、刚竹和柳枝稷为试验材料,采用微波液化法对其进行液化处理,将液化产物分为纤维素、半纤维素和木质素组分,并对纤维素纤维组分进行综合表征。【结果】化学分析结果表明,纤维素纤维具有较高的葡聚糖含量;红外光谱显示,木质素和半纤维素的信号逐渐减弱,说明半纤维素和木质素经液化处理后有效脱除; XRD分析结果表明,纤维素纤维结晶度高、表面积大。【结论】相比原木质纤维素生物质,银腺杨、日本落叶松、刚竹和柳枝稷4种原材料纤维素纤维的酶解糖化效率均有不同程度提升(最高酶解转化率可达70%),液化固体产物——纤维素纤维在制备燃料乙醇中具有广阔的潜力和前景。

以乙基纤维素稳定的纳米Mg(OH)2乙醇分散液为处理剂,本文集成了一种简单的脆化酸性纸张加固与脱酸工艺。乙基纤维素裹覆纳米Mg(OH)2在纸张纤维的表面形成疏水性薄膜,提高纸张的力学强度,降低纸张受环境水分的影响,提高纳米在纸张上的分散并减缓纳米与空气中的CO2反应。这些都有利于改善纸张的耐久性。乙基纤维素和纳米Mg(OH)2浓度分别为16 g/L和5 g/L的分散液处理的酸化纸张经过10天的老化后仍然保持弱碱性和良好的机械性能。