玉米秸稈半纖維素汽爆分離以及制備糠醛的研究.pdf

1、我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)作物秸稈年產(chǎn)量超過6億噸，其中玉米秸稈占很大部分，但利用率較低，僅有少部分用作飼料或作為造紙和生產(chǎn)化工產(chǎn)品的原料，大量秸稈被用于薪柴或腐爛廢棄，既浪費(fèi)了資源，又污染了大氣。玉米秸稈結(jié)構(gòu)復(fù)雜，纖維素、半纖維素不但被木質(zhì)素包裹，而且半纖維素部分共價(jià)和木質(zhì)素結(jié)合，纖維素具有高度有序晶體結(jié)構(gòu)，使得玉米秸稈難以利用。必須經(jīng)過預(yù)處理，使得纖維素、半纖維素、木質(zhì)素分離開，切斷它們的氫鍵破壞晶體結(jié)構(gòu)，降低聚合度。玉米秸稈中的半纖維素雖

2、然相對(duì)于糠醛生產(chǎn)的傳統(tǒng)原料玉米芯等含量較低，但是具有價(jià)格低廉，來源廣泛等不可比擬的優(yōu)點(diǎn)。隨著玉米芯等傳統(tǒng)原料的價(jià)格不斷上漲，怎樣環(huán)保有效的分離且利用玉米秸稈中的半纖維素成了一個(gè)需要解決的問題。 針對(duì)目前糠醛生產(chǎn)中玉米芯原料有限，用酸量大及糠醛渣難以綜合利用等問題，本文以玉米秸稈為原料，探索了汽爆水提液制備糠醛新工藝。首先，使用蒸汽爆破技術(shù)預(yù)處理玉米秸稈，使得其中大部分的半纖維素降解分離。汽爆完畢水提處理，以提取出汽爆過程中玉米秸

3、稈中的半纖維素降解成的木糖，再利用水提液中的木糖在高溫高壓條件下進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為糠醛，從汽爆條件的優(yōu)化、水提條件優(yōu)化、制備糠醛條件的優(yōu)化以及反應(yīng)中焦化的現(xiàn)象等方面進(jìn)行了研究，為開發(fā)一種新的糠醛生產(chǎn)工藝奠定了基礎(chǔ)。 首先對(duì)汽爆條件和水提條件進(jìn)行了考察。在汽爆壓力1．4MPa下，維壓時(shí)間4min，汽爆效果較好。這個(gè)條件下汽爆物料組織結(jié)構(gòu)松散，且水提液中木糖的溶出率最高可達(dá)3．25%。玉米秸稈中的幾種組份有較大變化，其中半纖維素有大幅下降

4、，從最初的23．7%最多下降至5．55%。對(duì)水提條件也進(jìn)行了考察，80℃熱水水提，1：6的固液比下水提效果較好，水提時(shí)間對(duì)水提液中木糖濃度影響不大?？紤]到下一步的利用，采用80℃熱水水提，1：4的固液比下處理15分鐘，水提液呈酸性，且含有大量糖分和酸類。 考察了反應(yīng)溫度、鹽酸濃度和反應(yīng)時(shí)間對(duì)糠醛收率的影響并對(duì)焦化問題進(jìn)行了分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：汽爆玉米秸稈水提液制糠醛的最優(yōu)條件是反應(yīng)溫度180℃，2%鹽酸添加量，反應(yīng)時(shí)間2h；進(jìn)一