玉米秸秆的高值化应用

【摘要】：随着目前石油、天然气等不可再生资源的过度消耗，促使人们越来越重视可再生资源生物质的开发和利用。作为农业大国，我国的秸秆等农业废弃物生物质产量丰富，但大部分都被露天燃烧处理，造成严重的资源浪费和环境污染。秸秆的重要组成是三大天然高分子资源，即纤维素、半纤维素、木质素，建立一种高效的组分分离，进而对其进行高附加值转化利用，是木质纤维素生物质资源开发重要方向，具有良好的社会经济效益。 本文从玉米秸秆每个组分充分利用的角度进行了研究。为了了解实际试验中，玉米秸秆原料中各组分的利用情况，首先对玉米秸秆原料的组分进行了测定。结果显示：玉米秸秆原料中纤维素含量为36%，半纤维素含量为23%，木质素含量为15%。玉米秸秆中的半纤维素主要可用来制备功能糖例如木糖，同时会产生大量的木糖渣，故对秸秆木糖渣进行了研究。首先测定了秸秆木糖渣的组分含量，发现木糖渣中纤维素及木质素含量均较高，分别为58%、42%。而木质素作为天然高分子材料，其应用早已引起众多研究者的关注，进而对木质素进行了探索，首先将秸秆木糖渣中的木质素提取出来，然后再加以应用。这样，又产生了大量的秸秆脱木质素渣，经过组分测定分析发现：脱木质素渣的主要成分是纤维素，含量在80%以上。纤维素经过糖化，发酵可产生乙醇，最后对秸秆脱木质素渣生产纤维乙醇进行了研究。 【关键词】：玉米秸秆 木糖 木质素 纤维乙醇 高值化
【学位授予单位】：齐鲁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TQ914.3
【目录】：

• 目录5-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 研究背景10
• 1.2 木质纤维素简介10-13
• 1.2.1 木质纤维素在建筑工程中的应用11
• 1.2.2 木质纤维素在 SMA 路面中的运用11-12
• 1.2.3 木质纤维素在生物工程行业中的应用12-13
• 1.3 玉米秸秆简介13-14
• 1.3.1 玉米秸秆的主要成分13
• 1.3.2 玉米秸秆的利用方式13-14
• 1.4 秸秆高值化利用的意义14
• 1.4.1 缓解能源危机14
• 1.4.2 对环境友好14
• 1.5 玉米秸秆的综合利用研究进展14-16
• 1.5.1 玉米秸秆还田14-15
• 1.5.2 玉米秸秆饲料化15
• 1.5.3 玉米秸秆高效化利用15-16
• 1.6 本论文的研究思路及主要内容16-18
• 第2章 玉米秸秆组分测定18-26
• 2.1 实验部分18-22
• 2.1.1 玉米秸秆水分含量的测定18
• 2.1.2 国标组分测定方法18-21
• 2.1.3 NREL 实验室组分测定方法21-22
• 2.1.4 渣子组分的测定22
• 2.2 结果与讨论22-24
• 2.2.1 玉米秸秆水分含量22-23
• 2.2.2 组分测定结果23-24
• 2.3 本章小结24-26
• 第3章 玉米秸秆水解制备木糖26-40
• 3.1 实验部分26-28
• 3.1.1 秸秆原料的水解26-27
• 3.1.1.1 酸度对秸秆水解的影响26
• 3.1.1.2 水解时间对秸秆水解的影响26-27
• 3.1.1.3 蒸煮温度度对秸秆水解的影响27
• 3.1.1.4 固液比对秸秆水解的影响27
• 3.1.1.5 秸秆原料粒径对秸秆水解的影响27
• 3.1.1.6 蒸煮方式对秸秆水解的影响27
• 3.1.2 秸秆原料的蒸汽爆破水解27
• 3.1.2.1 压力对蒸汽爆破的影响27
• 3.1.2.2 时间对蒸汽爆破的影响27
• 3.1.3 秸秆水解制木糖的中试研究27-28
• 3.2 结果与讨论28-39
• 3.2.1 秸秆原料的水解28-33
• 3.2.2 秸秆原料的蒸汽爆破处理33-35
• 3.2.2.1 压力对蒸汽爆破的影响33-34
• 3.2.2.2 时间对蒸汽爆破的影响34-35
• 3.2.3 秸秆水解制木糖的中试研究35-39
• 3.3 本章小结39-40
• 第4章 木质素的磺化40-56
• 4.1 实验部分40-45
• 4.1.1 木糖渣的磺化40-41
• 4.1.2 木质素的提取及磺甲基化41-45
• 4.2 结果与讨论45-53
• 4.2.1 木糖渣的磺化45-48
• 4.2.2 木质素的磺甲基化48-53
• 4.3 本章小结53-56
• 第5章 玉米秸秆制备纤维乙醇56-68
• 5.1 实验部分57-58
• 5.1.1 酶制剂57
• 5.1.2 酶水解57-58
• 5.1.3 纤维乙醇的生产58
• 5.2 结果与讨论58-66
• 5.2.1 锥形瓶酶解工艺58-62
• 5.2.2 自制反应器中的酶解反应62
• 5.2.3 批式酶解放大实验62-63
• 5.2.4 分批补料对酶解的影响63-64
• 5.2.5 生产纤维乙醇64-66
• 5.3 本章小结66-68
• 第6章 结论68-70
• 6.1 本研究的主要结论68
• 6.2 本论文的创新之处68-69
• 6.3 下一步的工作69-70
• 参考文献70-76
• 致谢76-78
• 攻读硕士期间取得的科研成果78

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