木質(zhì)纖維素是一種來源廣泛并且大規(guī)�？稍偕纳镔|(zhì)資源。以生物質(zhì)為原料的生物煉制是清潔可再生能源領域中的研究熱點。目前,蒸汽爆破預處理是生物煉制中較有前途的預處理方法之一。然而,由于蒸汽爆破預處理反應條件劇烈,容易發(fā)生木質(zhì)素重聚,使纖維素的酶水解性能降低。針對木質(zhì)素的重聚問題,本文提出在蒸汽爆破前增加木質(zhì)素的堿性改性（磺化或氧化）步驟即兩步法預處理的策略,降低木質(zhì)素的重聚,從而提高纖維素的酶水解性能,增強木質(zhì)纖維素的糖化,并實現(xiàn)木質(zhì)纖維原料的綜合利用。對木質(zhì)纖維原料分別進行濕磨處理和蒸汽爆破預處理后發(fā)現(xiàn),濕磨處理對物料組分幾乎沒影響;蒸汽爆破預處理選擇性去除了木質(zhì)纖維中的半纖維素,提高纖維素可及度,有利于提高纖維素酶水解得率。濕磨漿料的木質(zhì)素重聚程度為10.6,蒸汽爆破漿料的重聚程度分別為17.0（200℃,5min）和20.0（210℃,5min）,表明處理溫度越高,木質(zhì)素重聚程度越高。對濕磨漿料和蒸汽爆破物料進行磺化處理后發(fā)現(xiàn),濕磨漿料通過磺化能接入的酸性基團比蒸汽爆破物料能接入的磺酸基團多得多,結(jié)果說明,重聚反應降低了木質(zhì)素對后續(xù)化學改性的反應活性。以楊木為研究對象進行堿性磺化-蒸... 

【文章來源】：江蘇大學江蘇省

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

木質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)[11]

兩步法預處理增強木質(zhì)纖維素糖化的研究10碳正離子[59,62]，重聚反應優(yōu)先發(fā)生在碳正離子和木質(zhì)素苯環(huán)的C6位之間，使得解聚反應產(chǎn)生的小分子碎片或者木質(zhì)素本身通過牢固的C-C鍵結(jié)合到木質(zhì)素大分子上。也有研究指出，在水熱環(huán)境中，水和木質(zhì)素被熱解產(chǎn)生氫自由基（·H）、羥基自由基（·OH）和酚氧自由基等，引發(fā)木質(zhì)素的自由基重聚[63-64]。木質(zhì)素的解聚與重聚如圖1.2所示。因此，重聚反應增大了木質(zhì)素分子量，降低了木質(zhì)素的化學反應活性和可提取性[60]。圖1.2木質(zhì)素的解聚與重聚反應可能發(fā)生的途徑Figure1.2Possiblewaysofdepolymerizationandrepolymerizationoflignin肖領平等人研究發(fā)現(xiàn)，在水熱預處理中液態(tài)水溫度高于140℃時，木質(zhì)素重聚并沉積在纖維表面形成直徑0.2-70μm的微木質(zhì)素小球顆粒[65]。另外，隨著預處理反應條件加劇，木質(zhì)素重聚反應更加劇烈。孟鑫等人用綠液（Na2S和Na2CO3）對楊木預處理，發(fā)現(xiàn)逐漸增加綠液用量，木質(zhì)素縮合程度增加[66]。孫邵龍等人在對木質(zhì)素重聚的研究中也得出了同樣的結(jié)論，即隨著稀酸預處理反應溫度升高，木質(zhì)素的重聚反應也隨之加劇[71]。1.6.2重聚木質(zhì)素對纖維素酶水解的障礙通常認為，木質(zhì)素對木質(zhì)纖維酶水解主要具有物理屏障作用（包括木質(zhì)素聚合度、含量、孔徑等因素）[67]和化學屏障作用（非生產(chǎn)性吸附）[68]兩方面的抑

江蘇大學碩士學位論文37和1620cm-1吸收峰主要是羰基/羧基的伸縮振動。結(jié)果表明，堿性磺化后木質(zhì)素結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)了親水性功能基團如羧基和磺酸基。a.Kraft木質(zhì)素b.堿木質(zhì)素c.堿性磺化木質(zhì)素圖3.1預處理后木質(zhì)素的紅外光譜圖Figure3.1FT-IRspectraofligninafterpretreatments3.3.1.4預處理對物料外表的影響由圖3.2可知，濕磨漿料表面結(jié)構(gòu)平整光滑，呈有規(guī)律、緊密有序結(jié)構(gòu)排列，質(zhì)地堅硬（圖a）。蒸汽爆破漿料的木質(zhì)素發(fā)生重聚，經(jīng)熔融、遷移、呈液滴狀沉積在纖維表面，有可能對纖維素酶接觸纖維表面造成物理屏障作用（圖b、c）。經(jīng)磺化處理-蒸汽爆破預處理的物料由于部分半纖維素和木質(zhì)素的脫除，表面已經(jīng)沒有大量木質(zhì)素液滴的沉積，有利于纖維素酶對纖維的進攻（圖d、e）。ab

【參考文獻】：
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本文編號：3601257