玉米秸秆“液化”制酒精的应用研究

【摘要】：秸秆类废弃物,是地球上一种含量最丰富的可再生生物质。经过预处理、水解、发酵后可以用来生产燃料乙醇,而乙醇作为一种重要的化工原料,它可以添加到汽油当中使用,也可以完全替代汽油充当燃料,并且是一种清洁能源。现阶段,乙醇主要由淀粉原料发酵制得,然而,由于人口的迅猛增长,以粮食换取乙醇的方法势必难以为继,利用丰富、廉价易得的秸秆类废弃生物质生产燃料乙醇已成为必然趋势。传统的秸秆类废弃物预处理工艺存在能耗大、高污染的缺点。本文主要研究了一种新型的预处理方法以及建立在此种方法上的水解制糖工艺。 采用“液化技术”对玉米秸秆进行预处理,进行单因素实验考察了液化温度、液化时间、液比(苯酚质量/g:绝干玉米秸秆质量/g)、催化剂用量对液化产物中纤维素含量的影响,进行4因素3水平正交实验确定其最佳反应条件。结果表明:反应温度100℃,液化时间90min,催化剂98%硫酸用量1mmol/g(绝干玉米秸秆),液比3:1时,液化产物中纤维素含量可以达到68.8%,木质素含量降低到4.3%。SEM结果显示预处理后的纤维素直径从300μm下降到10μm,表面粗糙且伴有孔洞,FTIR分析结果表明液化后纤维素的化学结构并没有改变。 利用稀/浓硫酸对玉米秸秆液化产物进行水解,进行单因素实验考察了稀/浓硫酸水解温度、水解时间、稀/浓硫酸浓度、液固比(硫酸体积/ml:液化产物质量/g)对水解液化产物还原糖得率的影响,经过实验得出最佳水解条件:浓硫酸水解,水解温度:50℃,液固比:20:1,70%硫酸,水解时间:60min。水解玉米秸秆液化产物的还原糖得率可以达到31.76%。 【关键词】：玉米秸秆 乙醇 预处理 液化 水解
【学位授予单位】：大连工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TQ223.122
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 前言8-9
• 第一章 文献综述9-21
• 1.1 生物质与生物质能9-11
• 1.2 秸秆综合利用现状11-13
• 1.2.1 秸秆还田11-12
• 1.2.2 替代能源12
• 1.2.3 牲畜饲料12
• 1.2.4 工业原料12-13
• 1.3 能源新动力──燃料乙醇13-14
• 1.3.1 秸秆类废弃物生产燃料乙醇原理13-14
• 1.4 秸秆类生物质预处理概述14-19
• 1.4.1 预处理工艺14-17
• 1.4.1.1 物理法15-16
• 1.4.1.2 化学法16-17
• 1.4.1.3 生物法17
• 1.4.1.4 其他预处理方法17
• 1.4.2 水解工艺17-19
• 1.4.2.1 酸水解18-19
• 1.5 课题研究内容、意义及创新点19-21
• 1.5.1 课题研究内容19-20
• 1.5.2 课题研究意义及创新点20-21
• 第二章 实验部分21-27
• 2.1 实验仪器和药品21-22
• 2.2 玉米秸秆成分分析22-25
• 2.2.1 水分含量测定22-23
• 2.2.2 灰分含量测定23
• 2.2.3 纤维素含量测定23-24
• 2.2.4 木质素含量测定24
• 2.2.5 半纤维素含量测定24-25
• 2.3 玉米秸秆液化预处理实验25-27
• 2.3.1 液化预处理工艺25-26
• 2.3.2 液化产物水解工艺26-27
• 第三章 玉米秸秆“液化”预处理研究27-44
• 3.1 玉米秸秆成分分析27-28
• 3.2 液化预处理单因素实验28-32
• 3.2.1 液化时间对液化产物中纤维素含量的影响28-29
• 3.2.2 液比对液化产物中纤维素含量的影响29-30
• 3.2.3 温度对液化产物中纤维素含量的影响30-31
• 3.2.4 催化剂用量对液化产物中纤维素含量的影响31-32
• 3.3 液化预处理正交实验32-33
• 3.4 液化产物分析33-36
• 3.4.1 扫描电镜(SEM)33-35
• 3.4.2 红外光谱(FTIR)35-36
• 3.5 液化产物水解实验36-44
• 3.5.1 稀硫酸水解实验36-40
• 3.5.2 浓硫酸水解实验40-44
• 第四章 结论44-45
• 参考文献45-48
• 致谢48

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