亚氨基二琥珀酸的合成及其性能研究

为制备亚氨基二琥珀酸,用单因素法考察了反应物量比、反应时间和反应温度对产物螯合性能的影响,经优化的合成工艺为:n(马来酸酐)∶n(氢氧化钠)∶n(氨水)∶n(蒸馏水)=2∶1∶2∶16,150℃反应10 h.在优化合成条件下制成的产物对铁离子和铜离子螯合性能最好.红外图谱显示,特征峰对应的官能团与其分子结构一致;氧漂稳定性能数据显示,亚氨基二琥珀酸具有良好的双氧水分解抑制能力;耐碱性能数据显示,亚氨基二琥珀酸能在碱质量浓度为40 g/L的条件下使用.

碱法预处理玉米芯糖化发酵转化酒精工艺优化

为了探究玉米芯碱法预处理糖化发酵转化酒精产量的影响,利用热水和碱过氧化氢(AHP)对玉米芯进行预处理,研究不同酶解pH、底物浓度、加酶量对葡萄糖和木糖转化率的影响;对比热水处理前后玉米芯成分变化以及对不同发酵方式对酒精转化率的影响。结果表明:在初始pH 值为5.2,10%底物浓度,纤维素酶添加量20 mg/g,50 ℃酶解24 h,能获得较高的葡萄糖(>85%)和木糖转化率(>80%);在此条件下进行分步发酵,80 h时酒精产量可达到16.84 g/L,为酒精转化率理论值的61.9%;半同步糖化发酵和同步糖化发酵酒精产量分别达到了16.23 g/L和16.19 g/L。表明不同发酵方式对酒精产量无显著差异。

高浓玉米秸秆碱法预处理及半同步糖化发酵生产乙醇的工艺研究

为实现玉米秸秆高效转化可发酵糖,提升玉米秸秆生产纤维素乙醇竞争力,对碱过氧化氢法预处理后高浓玉米秸秆半同步糖化发酵生产燃料乙醇的工艺进行了研究。建立底物浓度与酶解糖得率关系模型,以确定适宜的底物浓度。向预处理后的玉米秸秆中添加吐温20,考察其酶解过程特性,确定吐温20最适添加量。结果表明,酶解最适条件为:底物质量浓度200 g/L,吐温20添加量8%(ω)。在该条件基础上,对酵母种龄、吐温20对酵母发酵影响、半同步糖化发酵预酶解时间、半同步糖化发酵的时间、发酵温度进行了研究,确定了半同步糖化发酵的工艺条件为:种龄16 h,吐温20添加量5%(ω),预酶解时间9 h,半同步糖化发酵时间7 d,温度34℃。在最佳条件下,发酵7 d后,乙醇浓度达到23. 64 g/L,乙醇转化率达到76. 54%,较对照组(不添加吐温20)转化率提升3. 41%。该工艺条件下能实现高浓玉米秸秆高效转化可发酵糖及乙醇的目的。

碱性过氧化氢预处理对醋渣厌氧消化性能的影响

利用单因素法研究了碱性过氧化氢预处理过程中的H2O2浓度、预处理温度以及预处理时间3个因素对醋渣厌氧消化性能的影响,结果表明,H2O2浓度、预处理温度和预处理时间的最优条件分别为4%、40℃和12 h。经实验验证,在最佳联合预处理条件下醋渣厌氧消化累积甲烷产量(基于挥发性固体含量)达302.0 mL/g,生物降解率为70.0%,较未预处理醋渣提升了54.4%。

竹材碱性过氧化氢预处理及其酶水解性能研究

采用碱性过氧化氢(AHP)体系对慈竹进行预处理,研究过氧化氢(HO)用量对竹材化学组分及酶水解得率的影响。利用X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)分析预处理前后物料的物理和化学结构变化,采用二维核磁共振技术研究预处理物料中剩余木质素的化学结构。结果表明:AHP预处理过程中,随着HO用量(质量分数)的增加,竹材的葡聚糖含量(相对质量百分比)先增加后减少,木聚糖含量基本不变,而木质素含量整体呈减少趋势。AHP预处理能显著提升竹材的酶解效率,在纤维素酶用量为15 FPU/g葡聚糖,HO用量为7.0%时,预处理竹材的酶水解性能最高,葡聚糖和木聚糖酶水解得率分别为93.9%和100%。研究发现,慈竹木质素脱除率在HO用量达到2.0%后趋于稳定,为68.8%,继续增加HO用量,木质素脱除率无明显提升,对预处理竹材中剩余木质素进行2D-HSQC核磁分析,这部分难以脱除的木质素的化学结构为:64%的S单元、33.7%的G单元和61.6%的β—O—4键,其中S/G值为1.90。

氢氧化钠和双氧水预处理高丹草秸秆条件的优化研究

【目的】预处理是利用生物质原料制备燃料乙醇的工艺过程中至关重要的一步,文章以高丹草秸秆为主要研究对象,对氢氧化钠和双氧水预处理高丹草秸秆优化工艺进行了研究。【方法】本研究在研究预处理的氢氧化钠浓度、时间、固液比和双氧水浓度4个单因素对预处理效果影响的基础上,采用正交试验对碱和双氧水预处理高丹草秸秆工艺进行优化。【结果】碱和双氧水最佳预处理工艺条件为水解时间为72 h、氢氧化钠浓度为3%、双氧水浓度为1%、固液质量比为1∶10,在此条件下,高丹草木质素去除率为77.09%。

碱性过氧化氢预处理小麦秸秆强化酶解产糖的研究

采用碱性过氧化氢对小麦秸秆进行预处理以提高其酶解效率。分别研究了过氧化氢浓度、预处理温度、预处理时间对麦秆化学成分及酶解产糖效率的影响,确定出最佳预处理条件为:Na OH质量分数为2.0%碱性环境,H_2O_2质量分数为2.0%,30℃处理24小时。经过处理的样品中纤维素含量为50.43%,纤维素保留率为89.52%,木质素脱除率为48.66%,半纤维素脱除率为41.81%,经预处理的样品酶解率达94.18%。此外,对预处理后的样品进行了SEM和FT-IR表征,分析预处理对原料形貌及官能团变化的影响。

预处理茄子秸秆与粪便共消化产甲烷性能

研究了猪粪(PM)和鸡粪(CM)分别与碱性过氧化氢预处理茄子秸秆(PES)在不同比例下共消化产甲烷性能,结果表明:共消化可以缩短反应迟滞期和甲烷日产高峰到达时间,提高累积甲烷产量;当m PES∶m PM为1∶1、1∶2和1∶4时,累积甲烷产量(基于挥发性固体含量,VS)分别为283.4、338.8 mg/L和359.2 mL/g,较PES单独消化提升了24.7%、49.1%和58.0%,较茄子秸秆(ES)单独消化提升了187.7%、243.9%和264.6%;在m PES∶m CM为2∶1~1∶4时,累积甲烷产量较PES单独消化提升3.1%~26.5%,较ES单独消化提升了137.9%~192.0%。

对甲苯磺酸耦合碱性过氧化氢预处理对不同木质纤维素生物转化的影响

【目的】研究对甲苯磺酸(p-toluenesulfonic acid,p-TsOH)耦合碱性过氧化氢(AHP)预处理对不同木质纤维素酶解率及乙醇产率的影响,为农林废弃物纤维素生物转化提供理论依据。【方法】以芒草秆、小麦秸秆和杨木为供试材料,分别采用p-TsOH处理(质量分数70%p-TsOH水溶液于80℃处理20 min)以及p-TsOH耦合AHP两步处理(先用质量分数70%p-TsOH水溶液于80℃处理20 min,之后用pH 11.5、体积分数2%H_(2)O_(2)于50℃、120 r/min恒温振荡器中反应12 h)2种方法对3种材料进行预处理,分析不同预处理方法对3种材料化学组成、形态结构(扫描电镜观察、傅里叶变换红外光谱、X-射线衍射、结晶度、保水值)的影响,并研究纤维素酶添加量(5,10,15 FPU/g,以纤维素质量计算)及不同发酵工艺(同步糖化发酵、分步糖化发酵)对p-TsOH耦合AHP两步处理3种材料纤维素酶解率及乙醇产率的影响。【结果】采用p-TsOH处理以及p-TsOH耦合AHP两步处理后,芒草秆、小麦秸秆和杨木中的半纤维素和木质素含量明显降低,纤维素含量明显提高,其中p-TsOH耦合AHP两步处理的效果更明显,该法处理的芒草秆、小麦秸秆和杨木的木质素脱除率分别为97.01%,96.50%和94.01%,半纤维素脱除率分别为82.50%,84.21%和81.19%,纤维素保留率分别为87.97%,87.85%和90.53%。采用p-TsOH处理以及p-TsOH耦合AHP两步处理后,芒草秆、小麦秸秆和杨木的微观结构、傅里叶变换红外光谱、X-射线衍射图谱发生了明显变化,结晶度及保水值均明显增加。纤维素酶添加量5 FPU/g、酶解72 h时,芒草秆和小麦秸秆的酶解率均超过90%,而杨木的酶解率为78%;纤维素酶添加量15 FPU/g、酶解12 h时,芒草秆、小麦秸秆的酶解率达到100%,杨木的酶解率为73%;纤维素酶添加量10 FPU/g、酶解24 h时,芒草秆、小麦秸秆和杨木的酶解率均达到95%以上。当底物质量浓度为130 g/L、纤维素酶加量为10 FPU/g、发酵96 h时,p-TsOH耦合AHP两步处理芒草秆、小麦秸秆和杨木同步糖化发酵的乙醇产率分别为92.63%,90.07%和88.00%,高于分步糖化发酵工艺的乙醇产率(86.40%,84.21%和78.09%)。【结论】p-TsOH耦合AHP两步处理可以在温和水溶液条件下选择性脱除原料中的木质素和半纤维素,得到富含纤维素的样品,对不同原料具有较强的适用性,应用前景良好。

碱性双氧水预处理玉米秸秆性质研究

使用碱性双氧水对玉米秸秆进行预处理,可以有效提高秸秆的酶解效果。实验表明,最优预处理参数为使用分别占秸秆质量16%的H2O2和25.6%的NaOH,于40℃下预处理秸秆24h。对经不同预处理剂处理后的秸秆进行酶解,发现NaOH及碱性双氧水预处理秸秆的酶解还原糖产量为7.48 g/L和8.26 g/L,而经H2O及H2O2预处理秸秆的还原糖产量仅为1.35g/L和1.59g/L。通过木质纤维素含量及SEM分析发现,氢氧化钠主要作用为溶解秸秆中的木质素及半纤维素,而双氧水的存在则会破坏秸秆表面结构。计算秸秆预处理前后质量损失发现,双氧水的存在不能显著提高秸秆预处理后的质量损失,但会氧化分解被氢氧化钠溶解的大分子物质,对此过程机理及产物还需进行深入的研究。

糠醛渣的预处理、酶解优化及同步糖化发酵

以碱性过氧化氢(AHP)预处理的糠醛渣为原料进行酶解,有效地提高糖转化率。结果表明,在10%底物浓度下,24h葡萄糖的转化率达到了96.46%,比未预处理组提高了37.44%。通过Mixture设计,确定了酶解的最优加酶量,即纤维素酶96%、半纤维素酶2%、果胶酶2%。对AHP预处理过的糠醛渣进行水洗能有效去除酶活抑制物,较未水洗组,24h葡萄糖转化率提升了18.23%。通过正交试验优化糠醛渣同步糖化发酵(SSF)生成乙醇的条件为:反应温度38℃,pH4.6,加酶量30mg酶蛋白/g葡聚糖,酵母接种量10%。在此最佳条件下,糠醛渣同步糖化发酵96h生成乙醇为理论转化率的88.64%。

吐温20与吐温80对小麦秸秆酶解影响的研究

通过NREL法对小麦秸秆进行成分分析,确定Ctec2与Htec2两种酶的添加量。使用碱过氧化氢法(AHP)对小麦秸秆进行预处理,进行不同底物浓度下的酶解,研究糖得率与底物浓度的关系以及不同酶解时间糖得率的变化趋势。结果表明,随着底物浓度升高,糖浓度逐步提高,而转化率逐步下降,且下降趋势非线性关系;酶解时间为24 h,糖转化率达到相对较高的水平。在25%底物浓度下向预处理的小麦秸秆添加一系列梯度的非离子型表面活性剂吐温20与吐温80,比较两者对酶解转化率的影响。结果显示,在一定范围内,吐温20与吐温80均能有效提升小麦秸秆酶解转化率,且吐温20优于吐温80,两者在7%添加量下获得的糖转化率最高,添加吐温20组葡萄糖转化率达到了69.39%,添加吐温80组葡萄糖转化率为68.22%,与对照组(不添加吐温)的转化率相比,分别相对提高了5.46%和3.68%。

玉米秸秆酶解转化可发酵糖的工艺

在碱过氧化氢法预处理的基础上进行不同底物浓度玉米秸秆的酶解,研究了酶解时间与酶解转化率之间的关系。对酶解工艺进行优化,比较了水洗及添加吐温20对玉米秸秆酶解效率的影响,并对水洗联合吐温20酶解玉米秸秆的效果进行了研究。结果表明,在20%底物浓度下能获得较高的糖得率,葡萄糖与木糖转化率分别高达73.4%、71.3%;随着酶解时间的延长,酶解效率逐步提高,增速放缓,酶解24 h后酶解效率趋于稳定;水洗及添加吐温20均能有效提高玉米秸秆酶解转化率,且添加吐温20效果优于水洗。酶解24 h,水洗组葡萄糖与木糖转化率较对照组分别提高4.82%、0.44%,吐温组则分别高于对照组8.7%、3.5%。两者联合酶解玉米秸秆,联合组葡萄糖浓度与木糖糖浓度分别高于单独水洗组8.7%、5.4%。表明水洗联合添加吐温20酶解玉米秸秆的工艺是可行的,对于玉米秸秆高效转化可发酵糖有重要意义。

碱法预处理麦糟酶解转化还原糖工艺研究

研究通过NREL法分析麦糟成分,确定了纤维素酶与半纤维素酶的添加量。单因素实验明确了碱过氧化氢法(AHP)预处理NaOH的适宜添加量,比较了未预处理和AHP预处理的麦糟酶解效果。结果显示:最适NaOH添加量为0.08g/g底物,AHP预处理能有效提高麦糟酶解糖得率;在20%底物浓度下,AHP预处理组葡萄糖与木糖转化率分别提高了29.8%,13.3%。在AHP预处理基础上对25%底物浓度麦糟进行水洗,结果表明:水洗能有效提高麦糟酶解糖的转化率,较未水洗组,葡萄糖与木糖转化率分别提升8.23%和7.98%。在水洗基础上利用Design Expert进行Mixture实验设计,设计纤维素酶、半纤维素酶与果胶酶联合酶解麦糟的加酶比例。模型显示,最佳加酶比例为纤维素酶∶半纤维素酶为0.63∶0.37。在该加酶比例下,葡萄糖转化率达到89.73%,较优化前提升7.1%,木糖转化率也相对提升7.5%。

碱性过氧化氢预处理条件对木薯渣酶解作用效果的研究

为了探究不同碱性过氧化氢预处理条件对酶解的作用效果,对于不同预处理条件的木薯渣测定了木素去除率并且进行X-射线双晶衍射。采用Design-Expert.V.8.0.6.1分析软件对碱性过氧化氢预处理过程中的反应温度、反应时间、过氧化氢用量3个因素及各自的3个水平,以酶水解液中还原糖提取率为评价指标,进行实验设计及分析。结果表明:最佳预处理条件为:固液比1:20、反应pH 11.5、反应温度42℃、反应时间274 min、过氧化氢用量5.4%。在此条件下预处理的木薯渣进行酶解,酶解条件为:液比1:30,p H 4.5,纤维素酶用量400 U·g^(-1)(对绝干原料),多糖水解酶用量120 FXUs·g^(-1)(对绝干原料),摇床转速150 r·min^(-1),50℃恒温,酶解时间36 h。酶水解液中还原糖的溶出率最高,为85.93%。木薯渣的结晶指数:最佳预处理条件下,降低了46.51%,双酶解后降低了67.87%。