基于SO3微熱爆預(yù)處理小麥秸稈的工藝及機(jī)理研究.pdf

1、本論文在課題組已有的SO3微熱爆協(xié)同稀堿處理方法的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步拓展了SO3微熱爆處理的底物,對(duì)影響SO3微熱爆處理的因素進(jìn)行了考察,通過(guò)對(duì)預(yù)處理前后官能團(tuán)、元素含量、形貌進(jìn)行分析,得出了SO3微熱爆的作用機(jī)理,并對(duì)預(yù)處理后的綜纖維素進(jìn)行了酶解過(guò)程研究。研究?jī)?nèi)容主要包括以下幾點(diǎn):
　　1.正己烷能夠剝離小麥秸稈表面的蠟質(zhì),但是會(huì)引起麥秸稈的損失,損失率達(dá)到3.83％,殘留在小麥秸稈內(nèi)部的正己烷可能破壞纖維素酶的活力中心對(duì)后續(xù)的酶解

2、不利。
　　2.SO3微熱爆的處理時(shí)間對(duì)小麥秸稈的組分、官能團(tuán)、空間結(jié)構(gòu)以及酶解糖化都有顯著影響。從紅外圖可知,隨著SO3微熱爆處理時(shí)間的延長(zhǎng)813cm-1處的C-O-S吸收峰從無(wú)到有,且處理時(shí)間較短時(shí)813cm-1處卻無(wú)吸收峰,說(shuō)明先發(fā)生水合反應(yīng)后發(fā)生硫酸酯化反應(yīng)。
　　3.通過(guò)對(duì)SO3微熱爆的處理時(shí)間,處理溫度,發(fā)煙硫酸用量以及秸稈含水率進(jìn)行研究,并以SO3協(xié)同稀堿預(yù)處理后的纖維素相對(duì)含量和酶解糖化效果為評(píng)價(jià)依據(jù),得到了

3、SO3微熱爆處理的最優(yōu)工藝路線:秸稈質(zhì)量:發(fā)煙硫酸體積比1∶5,處理溫度60℃,處理時(shí)間120min,秸稈含水率5%。纖維素相對(duì)含量達(dá)到64.72%,木質(zhì)素含量為6.63%,酶解糖化率為90.21%
　　4.通過(guò)FI-TR、XPS、SEM對(duì)SO3協(xié)同稀堿預(yù)處理前后小麥秸稈的官能團(tuán)、S含量、形貌進(jìn)行表征,得出了SO3微熱爆預(yù)處理的機(jī)理。首先,通過(guò)氣體擴(kuò)散作用SO3通過(guò)秸稈內(nèi)部的毛細(xì)管與秸稈內(nèi)的水反應(yīng)生成硫酸放出熱量,放出的熱量會(huì)使局

4、部區(qū)域膨脹,當(dāng)放出的熱量達(dá)到11.92kJ/100g秸稈就能打破秸稈的剛性秸稈,有利于增大秸稈的孔隙率和比表面積。隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng),硫酸打斷木質(zhì)素與纖維素和半纖維素之間的氫鍵,并且與木質(zhì)素上的醇羥基發(fā)生硫酯化反應(yīng),破壞木質(zhì)素的化學(xué)結(jié)構(gòu),提高了木質(zhì)素的剝離效果,有利于后期的酶解糖化。
　　5.通過(guò)對(duì)預(yù)處理后的小麥秸稈綜纖維素酶解過(guò)程研究可知,隨著酶解時(shí)間的延長(zhǎng),原本呈束帶狀、光滑、平行的綜纖維素結(jié)構(gòu),逐漸被酶解呈現(xiàn)出絲絨狀,緊接著