CaO2-Fe2+體系預處理對生物質(zhì)特性及其酶解產(chǎn)糖作用的研究.pdf

1、近年來，為有效解決能源危機，開發(fā)可再生能源代替不可再生能源已經(jīng)成為全球研究的熱點之一。生物乙醇作為可再生的生物質(zhì)能源，因原料廣、成本低等特點，受到能源研究者的廣泛關(guān)注。生物質(zhì)作為制造生物乙醇的重要原料，因其結(jié)構(gòu)復雜，故此在使用過程中首先需要對其進行預處理才能保證后續(xù)高效利用?，F(xiàn)今預處理的手段多種多樣，F(xiàn)enton體系可以有效預處理生物質(zhì)，使其中的纖維素更易于轉(zhuǎn)變?yōu)橐掖迹獺2O2是一種不穩(wěn)定的強氧化劑，在作用于生物質(zhì)的同時過度發(fā)生自身分

2、解，使之作用效率下降。使用CaO2代替H2O2形成CaO2非均相類Fenton體系處理生物質(zhì)，不僅可以破壞生物質(zhì)固有結(jié)構(gòu)，還可以改變生物質(zhì)化學組分，改變結(jié)晶度，提高酶可及性，提高酶解作用效果。
　　本文選取鳳眼蓮、甘蔗渣、空心蓮子草和棉桿4種生物質(zhì)原料，使用CaO2/Fe2+體系進行預處理，以4種生物質(zhì)原料作對照，分別進行CaO2/Fe2+摩爾比、預處理時間和溫度單因素實驗，通過酶解還原糖產(chǎn)量、糖轉(zhuǎn)化率和組成成分的變化，篩選出最優(yōu)

3、化的預處理條件，并在單因素實驗的基礎(chǔ)上，設(shè)置3因素4水平的正交實驗對4種生物質(zhì)樣品進行預處理，使用統(tǒng)計分析優(yōu)化實驗方案，最終測定在單因素最優(yōu)預處理條件下和正交實驗最優(yōu)預處理條件下對生物質(zhì)樣品的官能團變化和結(jié)晶度變化的影響。主要得出如下結(jié)果:
　　(1)CaO2/Fe2+體系預處理生物質(zhì)可以破壞生物質(zhì)組成成分以及結(jié)構(gòu)，有效提高酶解產(chǎn)糖效果。其中單因素實驗下，鳳眼蓮、甘蔗渣、空心蓮子草和棉桿的預處理最優(yōu)化預處理條件分別為CaO2/Fe

4、2+摩爾比8∶1，溫度35℃，預處理72h;CaO2/Fe2+摩爾比4∶1，溫度45℃，預處理時間96h;CaO2/Fe2+摩爾比4∶1，溫度25℃，預處理72h和CaO2/Fe2+摩爾比8∶1，溫度為35℃，預處理72h。在最優(yōu)預處理條件下，鳳眼蓮、甘蔗渣、空心蓮子草和棉桿4種生物質(zhì)樣品的還原糖產(chǎn)量分別可以達到對應原料還原糖產(chǎn)量的43倍、15倍、3倍和45倍，而基于原料的還原糖轉(zhuǎn)化率分別可以達到原料的17倍、9倍、2倍和44倍。

5、>　　(2)正交實驗結(jié)果顯示，4種生物質(zhì)樣品的影響因素中CaO2/Fe2+摩爾比為主要影響因素，預處理時間和溫度為次要影響因素。同時正交實驗的最優(yōu)預處理條件與單因素實驗中的最優(yōu)預處理條件不一致，這表明生物質(zhì)在預處理過程中單因素實驗不具有全面性。
　　(3)CaO2/Fe2+體系預處理不僅能夠通過破壞生物質(zhì)結(jié)晶區(qū)和無定形區(qū)結(jié)構(gòu)，改變生物質(zhì)相對結(jié)晶度指數(shù)，同時，結(jié)晶度指數(shù)的變化主要與生物質(zhì)結(jié)晶區(qū)和無定形區(qū)的去除程度有關(guān)。該體系也可以破