離子液體預處理纖維素及再生纖維素水解研究.pdf

1、隨著石油等傳統(tǒng)資源大量消耗及環(huán)境污染問題的日益加重,生物能源的開發(fā)與利用迫在眉睫。因此如何高效綠色地開發(fā)利用以纖維素為主的可再生資源生成生物乙醇已成為當今世界可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要議題。本課題利用離子液體預處理纖維素得到的再生纖維素具有低結晶度、高比表面積等優(yōu)點,從而大大提高纖維素的水解速率。
　　 本課題通過均相體系合成了N-甲基-N-甲基咪唑二甲基磷酸酯鹽([MMIM]DMP)。通過合成[MMIM]DMP反應的響應面模型,對其

2、工藝條件進行了優(yōu)化,得到最優(yōu)工藝條件為:反應溫度100℃,反應物磷酸三甲酯與N-甲基咪唑的摩爾比1.2:1,反應時間9h。合成[MMIM]DMP產率達到99.58％,此結果為反應器設計提供了一定的數(shù)據參考。
　　 通過離子液體預處理纖維素的研究,證實離子液體預處理纖維素是必要。在50℃、24h纖維素酶水解條件下,預處理后的纖維素水解得到總還原性糖的產率為96.4%,較之同樣條件下未預處理的纖維素水解總還原性糖產率46.8%有飛躍

3、性提升。通過紅外、X-射線衍射、比表面積測試儀等手段考察了離子液體預處理對纖維素結構和形貌的影響,結果表明:[MMIM]DMP預處理后,纖維素結晶度明顯下降、結晶型態(tài)由纖維素Ⅰ型轉變?yōu)槔w維素Ⅱ型、比表面積明顯增加,由此再生纖維素酶解速率大幅提高。同時,本文針對離子液體溶解纖維素的作用機理,通過預處理過程得到還原性糖的濃度與纖維素Ⅰ預處理前后結晶度的差的線性關聯(lián),得到離子液體預處理過程中主要作用于纖維素Ⅰ。
　　 利用響應面分析方

4、法對再生纖維素水解的動力學模型進行研究。選取反應時間、纖維素酶的量、底物濃度為三因素,在單因素實驗的基礎上選取三水平,以再生纖維素水解產物-總還原性糖(TRS)和葡萄糖的產率為響應值,得到水解生成TRS的最佳工藝參數(shù);反應時間8.17h、纖維素酶的量0.05g、底物濃度為20g/L,產率可達到100%;生成葡萄糖的最佳工藝參數(shù):反應時間9小時、纖維素酶的量0.02g、底物濃度為20g/L,產率可達到47.4%。并擬合出水解動力學方程,通