蘆葦亞臨界水熱自催化及多種有機(jī)酸協(xié)同催化預(yù)處理工藝.pdf

1、我國現(xiàn)有14個(gè)蘆葦主產(chǎn)區(qū)，蘆葦年總產(chǎn)量約4550萬噸。蘆葦是濕地植物，對河流、湖泊的水質(zhì)凈化起到重要作用，但收獲的蘆葦若處理不當(dāng)，會對周圍環(huán)境造成污染。蘆葦中纖維素、半纖維素的含量分別高達(dá)40％、30%以上，是一種優(yōu)良的生物質(zhì)原料。近年來，隨著纖維素乙醇酶解等關(guān)鍵技術(shù)的突破，利用各種廉價(jià)易得的纖維素原料生產(chǎn)乙醇的技術(shù)越來越受到關(guān)注。本文以富含纖維素和半纖維素的蘆葦為原料，提出了蘆葦亞臨界水熱自催化及多種有機(jī)酸協(xié)同催化預(yù)處理工藝，在有效提

2、高蘆葦生物利用效率的同時(shí)，解決纖維素原料制備生物乙醇過程需要外加酸或堿，廢液生化處理困難等行業(yè)難題。
　　首先，本論文探究了蘆葦亞臨界水熱自催化預(yù)處理工藝，通過將蘆葦水熱預(yù)處理液多次循環(huán)回用，實(shí)現(xiàn)預(yù)處理液中自產(chǎn)酸的累積，強(qiáng)化了自催化效果，降低了反應(yīng)溫度，縮短了反應(yīng)時(shí)間，減緩了還原糖二次降解。通過實(shí)驗(yàn)得出了蘆葦亞臨界水熱自催化適宜的工藝條件：反應(yīng)溫度200℃、反應(yīng)時(shí)間60 min、溶劑混酸濃度1.159 wt%，對應(yīng)五碳糖收率71.

3、02%，纖維素?fù)p失率及副產(chǎn)物乳酸、醋酸、糠醛、HMF的生成量也在較低范圍，是一種綠色、環(huán)保、節(jié)能的木質(zhì)纖維素預(yù)處理工藝。
　　首次探究了多種有機(jī)酸在催化蘆葦降解產(chǎn)生五碳糖過程中的協(xié)同作用?？疾炝藛我淮姿帷我蝗樗峒岸嗨幔ù姿岷腿樗岚床煌壤旌希ξ逄继鞘章?、葡萄糖收率，以及糠醛、HMF等副產(chǎn)物生成量的影響，確定了多酸協(xié)同催化適宜的條件區(qū)域。并采用中心組合設(shè)計(jì)方法，建立了多因子優(yōu)化模型，得到了蘆葦原料多酸協(xié)同催化制備五碳糖工藝優(yōu)化

4、條件：乳酸濃度1.29 wt%，醋酸濃度1.71 wt%，溫度197℃，時(shí)間67 min，得到五碳糖收率為93.83%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果還表明：多酸協(xié)同催化能有效提高五碳糖收率，并抑制糠醛、HMF等抑制物的生成，是一種較理想的預(yù)處理工藝。
　　發(fā)現(xiàn)了蘆葦預(yù)處理過程中乳酸的產(chǎn)生，并關(guān)注了由于含酸預(yù)處理液回用，引起累積的乳酸與其他自產(chǎn)酸產(chǎn)生的協(xié)同催化作用。首次提出了由木糖降解生成乳酸的途徑及機(jī)理，并通過不同催化條件下木糖分解反應(yīng)實(shí)驗(yàn)研究，獲得