微波預處理玉米秸稈的工藝研究.pdf

1、木質纖維素是地球上最豐富、最廉價的可再生資源，被認為是最重要的燃料酒精生產的后續(xù)資源物質。目前利用木質纖維素生產燃料酒精的技術原理和工藝路線雖已被認知，但由于成本過高，導致纖維素酒精的價格尚無法與糧食酒精相競爭，開發(fā)新型低成本的燃料酒精生產技術已成為全世界共識。預處理方法和工藝是纖維素類生物質制取燃料酒精的關鍵步驟之一，其成本占據整個工藝的30％以上，而現(xiàn)有的各種方法都由于成本過高、能耗過大一直沒有得到推廣應用。因此開發(fā)經濟適用、效果好

2、的預處理方法對生物質制取燃料酒精具有重要意義。
　　本論文根據微波加熱的基本原理，結合預處理的目標和特點，將其引入秸稈的預處理過程，對不同的吸波介質進行了比較和選擇，并對該吸波介質下微波預處理的各項參數進行了優(yōu)化。主要研究內容如下：
　　1、吸波介質的選擇：分別以HCl、H2SO4、NaOH、H2O、NH3H2O為吸波介質，比較不同吸波介質下微波預處理的效果，通過對處理后秸稈的成分變化、酶解液還原糖含量以及對纖維素酶毒性的分

3、析，確定水是對纖維素酶毒性最小、預處理效果較好且環(huán)保經濟的吸波介質。
　　2、微波水預處理條件的優(yōu)化：將秸稈分別在不同的液固比、不同的微波功率下處理不同時間后，分析其成分變化并對預處理過的秸稈進行酶水解和等溫同時糖化(SSF)，通過比較酶解后的單糖轉化率和SSF乙醇產率得到微波水預處理的最優(yōu)條件：以1g秸稈為底物，按照40:1的液固比加入水，在800W的微波下加熱4min。以該條件下預處理的秸稈作底物，用纖維素酶水解和SSF時，獲

4、得49.1%的葡萄糖轉化率，21.1%的木糖轉化率和76%的理論乙醇產率。
　　3、微波預處理的機理分析：應用原子力顯微鏡(AFM)觀察微波水預處理前后的秸稈表面形貌，發(fā)現(xiàn)未經處理的秸稈表面光滑、平整，纖維絲排列致密，而經微波預處理后的秸稈表面有很多微孔。結合本研究中預處理前后秸稈成分的變化結果，發(fā)現(xiàn)微波水預處理與傳統(tǒng)的預處理方法原理不一樣：傳統(tǒng)的預處理方法都是通過纖維素與半纖維素或木質素的分離使秸稈致密的結構變得松散，從而提高底