玉米秸秆发酵前金属离子处理及动力学研究

发布时间：2024-06-28 22:47

　　木质纤维素（如玉米秸秆）是一种可再生的生物质资源，主要由半纤维素、木质素和纤维素组成。其中纤维素目前被广泛应用于发酵、化工等行业中。我国是个农业大国，每年有几亿吨农作物秸秆废弃物产生，如果对这些废弃秸秆进行综合利用，如利用玉米秸秆发酵产乳酸、生物乙醇等，不仅可以有效的减少环境污染，而且还能带来巨大的社会效益和经济效益。因此，利用玉米秸秆来生产乳酸等生物产品是一种有效的废物利用方式，然而合理的预处理方法是降低生产成本，促进酶解高效转化的关键。 本论文以玉米秸秆为研究对象，首先采用均匀设计法优化三种金属离子溶液预处理玉米秸秆工艺条件，考察了其对玉米秸秆酶解效率及结构的影响，然后，将金属离子溶液预处理方法作为一种新的活化方式，运用响应面设计法优化了离子液体[BMIM]Cl处理秸秆活化后条件，并将其处理后的物料与原料进行了对比分析，最后确定三氯化铁溶液为最优活化方式，并对其活化后的玉米秸秆物料进行了热动力学分析研究，以为实际的工业化生产提供参考。 首先，选取三氯化铁溶液、氯化锌溶液、三氯化铝溶液作为预处理方法，采用均匀实验设计优化方法，运用DPS软件对金属离子预处理玉米秸秆进行了优化实验，并对...

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 问题的提出及研究意义
        1.1.1 问题的提出
        1.1.2 研究意义与目的
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 木质纤维素的结构
        1.2.2 木质纤维素的资源化利用
        1.2.3 木质纤维素的预处理技术
        1.2.4 木质纤维素的热动力学分析研究
        1.2.5 木质纤维素利用中的主要问题
    1.3 本课题研究的目的及主要内容
        1.3.1 研究目的
        1.3.2 本课题研究的主要实验方法和内容
        1.3.3 创新点
2 金属离子溶液预处理工艺的优化
    2.1 前言
    2.2 材料和方法
        2.2.1 原料
        2.2.2 纤维素酶
        2.2.3 试剂与仪器
        2.2.4 三种金属离子预处理玉米秸秆原料
        2.2.5 酶解
        2.2.6 分析方法
    2.3 结果分析
        2.3.1 均匀实验结果
        2.3.2 组分及 FTIR 分析
        2.3.3 XRD 分析
        2.3.4 SEM 分析
    2.4 讨论
        2.4.1 金属离子预处理各因素对玉米秸秆酶解还原糖产率的影响
        2.4.2 金属离子预处理对玉米秸秆物料各组分的影响
        2.4.3 金属离子预处理对玉米秸秆物料晶体结构的影响
        2.4.4 金属离子预处理对玉米秸秆物料形貌的影响
    2.5 小结
3 离子液体处理金属离子溶液活化后玉米秸秆及酶解研究
    3.1 前言
    3.2 材料和方法
        3.2.1 原料
        3.2.2 纤维素酶
        3.2.3 离子液体[BMIM]Cl 处理金属离子溶液活化玉米秸秆
        3.2.4 酶解
        3.2.5 响应曲面法优化酶解实验
        3.2.6 分析方法
    3.3 结果分析
        3.3.1 响应曲面法优化实验结果
        3.3.2 组分及 FTIR 分析
        3.3.3 XRD 分析
        3.3.4 SEM 分析
    3.4 讨论
        3.4.1 响应曲面各因素对酶解结果的影响
        3.4.2 离子液体处理金属离子活化后玉米秸秆各组分的影响
        3.4.3 离子液体处理金属离子活化后玉米秸秆结晶度的影响
        3.4.4 离子液体处理金属离子活化后玉米秸秆形貌的影响
    3.5 小结
4 离子液体处理三氯化铁溶液活化后秸秆纤维素热解动力学研究
    4.1 前言
    4.2 材料和方法
        4.2.1 原料
        4.2.2 离子液体
        4.2.3 离子液体处理三氯化铁溶液活化玉米秸秆
        4.2.4 木质纤维素热降解动力学实验方法
        4.2.5 分析方法
    4.3 结果分析
        4.3.1 热解速率对玉米秸秆热降解特性的影响
        4.3.2 预处理方式对玉米秸秆热稳定特性的影响
    4.4 讨论
        4.4.1 热解速率对玉米秸秆热降解特性的影响
        4.4.2 预处理方式对玉米秸秆热稳定特性的影响
    4.5 小结
5 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
致谢
参考文献
附录
    A 作者在攻读学位期间发表的论文目录
    B 作者在攻读学位期间取得的科研成果目录
    C 作者在攻读学位期间参加的科研项目



本文编号：3996774