稻草秸稈超低酸水解機(jī)理及水解動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、隨著社會(huì)的不斷發(fā)展進(jìn)步,人類的生活水平廣泛地得到提高,人們對(duì)物質(zhì)生活及精神生活的要求與社會(huì)無(wú)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(lái)代替化石能源以解決這些矛盾成為全世界研究的重點(diǎn)。生物質(zhì)能源具有來(lái)源豐富、潛在轉(zhuǎn)化效率高、環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)得到了全世界專家和學(xué)者的廣泛關(guān)注。中國(guó)作為傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)大國(guó),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(shì)。含有纖維素和半纖維

2、素的生物質(zhì)通過(guò)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(gè)重要部分。
　　本文通過(guò)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(jìn)行呈單峰趨勢(shì);在170~200℃呈雙峰

3、趨勢(shì);在210℃呈單峰趨勢(shì)。這與稻草秸稈中半纖維素和纖維素的水解得到的兩個(gè)還原糖峰隨水解的進(jìn)行呈現(xiàn)疊加和分離有關(guān)。⑵通過(guò)對(duì)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(guò)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(jìn)行也可以呈現(xiàn)雙峰趨勢(shì),說(shuō)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(wú)關(guān)。⑶通過(guò)對(duì)稻草秸稈高溫超低酸的水解產(chǎn)物進(jìn)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(shí)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(shí)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(jī)酸等。⑷通過(guò)對(duì)稻草秸稈高溫超低酸水解的固體殘?jiān)M(jìn)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(dòng)力學(xué)參數(shù)(指前因子以