玉米秸稈半纖維素汽爆分離以及制備糠醛的研究.pdf

1、我國是農(nóng)業(yè)大國，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，但是具有價格低廉，來源廣泛等不可比擬的優(yōu)點。隨著玉米芯等傳統(tǒng)原料的價格不斷上漲，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需要解決的問題。 針對目前糠醛生產(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)。 首先對汽爆條件和水提條件進行了考察。在汽爆壓力1．4MPa下，維壓時間4min，汽爆效果較好。這個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%。對水提條件也進行了考察，80℃熱水水提，1：6的固液比下水提效果較好，水提時間對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)時間對糠醛收率的影響并對焦化問題進行了分析。實驗結(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)時間2h；進一