木質(zhì)纖維素轉(zhuǎn)化為生物乙醇過程中關(guān)鍵問題的研究.pdf

1、木質(zhì)纖維素轉(zhuǎn)化為乙醇是生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化過程中研究的熱點。本文對秸稈轉(zhuǎn)化為生物乙醇過程中的預處理、酶水解和發(fā)酵以及乙醇的分離等關(guān)鍵問題進行了研究。
　　 通過對低溫條件下玉米秸稈中半纖維素水解動力學的研究，得到了半纖維素的最佳水解條件。應(yīng)用Seaman模型對實驗數(shù)據(jù)進行分析，得到80-121℃下木糖的生成和降解速率，以及葡萄糖和糠醛的生成速率。通過對所得響應(yīng)曲面進行分析得出各溫度下的最佳水解條件分別為：在80℃下，硫酸濃度5％，反應(yīng)

2、時間240 min，最終木糖濃度為13.21 g/L在100℃下，硫酸濃度5.5％，反應(yīng)時間60 min，最終木糖濃度為18.73 g/L在121℃下，硫酸濃度2％，反應(yīng)時間60 min，最終木糖濃度為17.95 g/L。并應(yīng)用阿累尼烏斯方程計算得到該溫度范圍內(nèi)秸稈預處理過程的活化能為56.3kJ/mol。
　　 采用稀酸預處理方法對油菜秸稈進行預處理，通過中心組合實驗設(shè)計方法設(shè)計實驗，對影響油菜秸稈預處理過程的硫酸濃度，預處理

3、時間以及固體濃度等因素進行優(yōu)化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在180℃預處理條件下，硫酸濃度為1％，預處理時間為10 min，固體濃度為20％時，木糖產(chǎn)率為68.4％，木糖濃度達到27.3 g/L，較固體濃度為10％增大了一倍。而在121℃預處理條件下，固體濃度對預處理結(jié)果影響較大，當硫酸濃度為2％，預處理時間為60 min，固體濃度為10％時，木糖產(chǎn)率為73.6％，而此條件下木糖濃度只有14.7 g/L。掃描電鏡結(jié)果進一步證明纖維素的結(jié)構(gòu)在高溫條件下更

4、容易破壞。
　　 考察了固體濃度對油菜秸稈酶水解和發(fā)酵過程的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)適當?shù)卦龃蠊腆w濃度，對酶水解和發(fā)酵過程影響不顯著，而葡萄糖和乙醇的最終濃度卻顯著增大。180℃預處理后的秸稈可以在25％的固體濃度下進行酶水解和發(fā)酵過程，最終的乙醇濃度可以達到4.6％，與10％固體濃度比較，乙醇濃度提高了2.05倍；而在低溫預處理后的秸稈可以在20％的固體濃度下進行酶水解和發(fā)酵過程，最終的乙醇濃度達到了3.5％，與10％固體濃度所得的結(jié)果