改性TiO_(2)-太阳光协同强化秸秆产糖的研究

为了强化生物质能源的清洁利用,提高生物质糖转化率,合成了L-缬氨酸改性二氧化钛复合催化剂;随后以稻草秸秆为原料,木质素去除率与还原糖产量为目标,通过改性二氧化钛-太阳光协同预处理强化秸秆酶解糖化效率。过程中考察了催化剂种类、浓度、pH、太阳光光照时间以及光照方式对秸秆还原糖转化率的影响。在单因素试验基础上,对工艺参数进行了正交试验优化。SEM与FT-IR分析结果显示,L-缬氨酸成功负载于二氧化钛颗粒上;形成的复合催化剂联合太阳光辐照可有效强化秸秆还原糖转化率。综合考虑经济性因素,最终方案选择催化剂浓度为35 mg/L、pH为6.0、预处理时间70 min。验证试验显示,木质素去除率可达93.1%。预处理后,酶解糖化过程采用光暗交替循环方案,酶载量20 FPU/g,其还原糖转化率可达117.3 mg/g,还原糖转化率非常显著。

不同类型低共熔溶剂预处理对玉米秸秆酶解效率的影响

为探索不同类型低共熔溶剂(DES)预处理提高生物质酶解效率的机制,该研究选取两类DES即酸性(氯化胆碱(ChCl)-乳酸(Lac)、甜菜碱(B)-Lac)和碱性DES(ChCl-乙醇胺(M)、ChCl-N-(2-羟乙基)乙二胺(CN-2))预处理玉米秸秆,对比研究不同酸碱性的DES对玉米秸秆组分和酶解效果的影响。研究表明碱性DES预处理和酶解效果较好,多糖含量从未处理时51.59%提高到81.33%~83.36%,木质素去除率71.35%~89.72%,多糖降解较为完全。红外光谱显示预处理中大量木质素和半纤维素的链接键发生断裂,糖苷键吸收峰显著增强;X-射线衍射表明玉米秸秆结晶度数值由32.99增至处理后的53.60,但晶体结构未改变。与酸性DES相比,碱性DES处理后外观色泽较浅,扫描电镜显示与未处理相比,预处理后的纤维疏松且粗糙。两类DES均是高效的预处理溶剂,碱性DES除本身碱性外,还可选择性的去除木质素,破坏半纤维素和木质素间链接键,纤维素与酶的接触面增大,从而酶解效率显著提高。该研究为生物质预处理新型DES溶剂的设计和选择提供一定的理论参考。

芦苇秸秆氧化钙和碳酸钠预处理工艺优化及结构分析

【目的】探究氧化钙(CaO)和碳酸钠(Na2CO3)联合预处理枯叶期芦苇秸秆的木质素降解最佳工艺条件及其结构变化。【方法】试验在添加2%Na2CO3的基础上,选取处理时间、处理温度、料液比和CaO添加量4个因素进行单因素梯度试验,探究其对木质素及半纤维素去除率的影响;根据单因素试验结果进行Box-Behnken响应面优化试验,探究木质素降解的最佳预处理条件;随后通过扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)和X-射线衍射(XRD)分析芦苇秸秆在最佳预处理条件下的结构变化。【结果】不同处理时间、处理温度和CaO添加量对芦苇秸秆木质素和半纤维素去除率均有显著影响(P<0.05),不同料液比无显著影响(P>0.05);响应面优化结果显示回归模型极显著(P<0.01),3种因素对木质素去除率均有极显著影响(P<0.01);3种因素对木质素去除率影响由大到小依次为处理温度、CaO添加量、处理时间。Na2CO3添加量为2%、料液比1∶3时,预处理最佳工艺条件为:CaO添加量8.44%,处理时间5.52 h,处理温度49.58℃,在此工艺条件下芦苇秸秆木质素去除率的模型预测值为24.97%,试验验证结果为23.75%,与预测值接近。优化条件处理后,SEM结果显示芦苇秸秆表面发生破损,孔隙增大、增多;FTIR结果显示,芦苇秸秆的半纤维素、木质素对应化学键的吸收峰强度均降低;XRD结果显示,芦苇秸秆的纤维素相对结晶指数(CrI)由37.21%变为46.66%。【结论】采用响应面法优化CaO及Na2CO3联合预处理芦苇秸秆的工艺条件合理可行,预处理后的芦苇秸秆其表面形态结构、木质纤维素的化学结构和纤维素结晶结构均发生了明显变化。本试验结果可为非常规饲料资源高值化利用提供技术支撑。

加压氨解预处理玉米秸秆糖化工艺研究

以玉米秸秆糖化为目的,研究加压氨解预处理对玉米秸秆还原糖产量和脱除木质素的影响,以确定其最佳工艺条件。结果表明:影响加压氨解预处理的主要因素是氨水浓度和粒径,其最优条件为氨水浓度15%,时间6min,压力0.075MPa,基质浓度150g/L,粒径1mm,可以获得1.74%的还原糖得率和43.30%的木质素去除率。

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%。

基于响应曲面漆酶处理杨木碱浸渍废液条件的优化

采用单因素实验法和响应曲面法,以杨木碱浸渍废液的木质素去除率和B/C为评价指标,探究了漆酶与杨木碱浸渍废液在充氧条件下的最佳作用条件。单因素实验通过设置多个实验梯度确定因素最佳范围,再在最佳范围内每个因素设置3个水平进行响应曲面分析,探讨了漆酶投加量、反应温度、反应时间3个因素对处理效果的影响,从而确定出最佳作用条件。实验结果表明,最佳作用条件:漆酶投加量157 U/L,反应温度37℃,反应时间4.56 h,在此条件下,预测木质素去除率为42.66%,B/C为0.758;验证实验得到的木质素去除率为43%,B/C为0.75,与预测值偏差不超过1.06%,优化结果可信。各因素对木质素去除率和B/C影响的大小顺序为漆酶投加量>反应时间>反应温度。

氨水预处理玉米秸秆糖化工艺条件优化

采用氨水预处理的单因素与正交试验,研究氨水浓度、时间、温度、基质浓度和粒径对玉米秸秆糖化预处理的影响。结果表明:影响氨预处理玉米秸秆的还原糖得率的主要因素是粒径,而影响木质素去除率的主要因素是氨水浓度、浸泡时间和浸泡温度,其最优工艺条件为氨水浓度15%,时间39 h,温度40℃,基质浓度162.5 g.L-1,粒径0.5 mm。在此条件下的预处理还原糖得率为3.23%,木质素去除率为61.20%。