稻草秸稈超低酸水解機理及水解動力學研究.pdf

1、隨著社會的不斷發(fā)展進步,人類的生活水平廣泛地得到提高,人們對物質(zhì)生活及精神生活的要求與社會無法滿足這些要求的矛盾正日益凸顯。能源短缺、環(huán)境污染等是造成上述矛盾的主要因素。如何尋找新的、可再生的能源來代替化石能源以解決這些矛盾成為全世界研究的重點。生物質(zhì)能源具有來源豐富、潛在轉(zhuǎn)化效率高、環(huán)境污染小等優(yōu)點得到了全世界專家和學者的廣泛關(guān)注。中國作為傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)大國,含有豐富的生物質(zhì)資源,在發(fā)展生物質(zhì)能源方面具有巨大的潛在優(yōu)勢。含有纖維素和半纖維

2、素的生物質(zhì)通過水解制得可發(fā)酵糖然后發(fā)酵生產(chǎn)燃料乙醇是生物質(zhì)能源的一個重要部分。
　　本文通過研究在高溫超低酸條件下稻稈中纖維素和半纖維素的水解規(guī)律,為燃料乙醇的工業(yè)化生產(chǎn)提供理論基礎(chǔ)。主要研究結(jié)果包括：⑴在硫酸濃度為0.05(w)％條件下,稻稈高溫超低酸水解的最佳固體含量、最佳攪拌轉(zhuǎn)速分別為0.0500 g/mL和700 r/min。在此基礎(chǔ)上,稻稈在160℃條件下水解得到還原糖含量隨水解的進行呈單峰趨勢;在170~200℃呈雙峰

3、趨勢;在210℃呈單峰趨勢。這與稻草秸稈中半纖維素和纖維素的水解得到的兩個還原糖峰隨水解的進行呈現(xiàn)疊加和分離有關(guān)。⑵通過對比研究杉木屑在半連續(xù)管式反應(yīng)器內(nèi)的乙醇/水二元混合體系水解過程,發(fā)現(xiàn)在適宜的乙醇/水比、水解溫度下,其水解產(chǎn)生的還原糖含量隨水解的進行也可以呈現(xiàn)雙峰趨勢,說明一定條件下由木質(zhì)纖維素水解所產(chǎn)生的雙峰現(xiàn)象可能有一定的普遍性,且與秸稈的種類無關(guān)。⑶通過對稻草秸稈高溫超低酸的水解產(chǎn)物進行分析,發(fā)現(xiàn)稻稈超低酸水解的主要產(chǎn)物為纖

4、維三糖、纖維二糖、葡萄糖、木糖、丙酮醛等,還原糖含量隨時間的變化規(guī)律與同種條件下稻草秸稈中半纖維素和纖維素隨時間的水解規(guī)律基本一致。水解副產(chǎn)物包括糠醛類、酮類、有機酸等。⑷通過對稻草秸稈高溫超低酸水解的固體殘渣進行分析,稻草秸稈水解后的顆粒粒徑明顯變小,顆粒比表面積明顯增大,半纖維素大部分水解,木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)在一定程度上被破壞,纖維素部分水解,纖維素的聚合度急劇降低但結(jié)晶度仍較高。⑸根據(jù)半纖維素和纖維素超低酸水解反應(yīng)動力學參數(shù)(指前因子以