稀硫酸预浸渍对玉米秸秆蒸汽爆破预处理的影响

为提高纤维素乙醇生产中传统蒸汽爆破预处理的效果,以稀硫酸（质量浓度0．2％）对玉米秸秆进行预浸渍,再于190～210℃对其进行汽爆预处理。结果表明：稀硫酸预浸渍有利于增强汽爆过程中半纤维素的水解程度,并能有效减少乙酸的生成;200℃预处理玉米秸秆经过96h同步糖化发酵,最终乙醇浓度为22．5g·L-1,为理论值的76％,较预浸渍前（19．0g·L-1）明显提高。稀硫酸预浸渍能够增强玉米秸秆的汽爆预处理效果。     

芦苇浆纳米纤维素的制备及其尺寸均一性制备方法初探

采用硫酸水解芦苇浆和乙酸预处理芦苇浆制备纳米纤维素（NCC）,并对NCC尺寸和形貌进行测定和分析,探究均一纳米纤维素的制备方法。结果表明芦苇浆NCC得率为61．50％,3次重复实验的乙酸预处理芦苇浆NCC得率分别为63．13％（NCC-1）、62．30％（NCC-2）和62．15％（NCC-3）;乙酸预处理芦苇浆NCC乙酸回收率分别为75．00％（NCC-1）、78．15％（NCC-2）和77．56％（NCC-3）。NCC尺寸分析表明芦苇浆NCC和3次重复实验的乙酸预处理芦苇浆NCC平均尺寸均有差异,其中只有乙酸预处理芦苇浆NCC-1尺寸分布较均匀,平均尺寸185．3nm。透射电子显微镜（TEM）下观察所制备的芦苇浆NCC和乙酸预处理芦苇浆NCC-1均呈棒状。     

NaOH冷冻-HCl再生预处理辅助碳基固体酸水解纤维素研究

本研究以提高纤维素转化率和还原糖得率为目标,以玉米秸秆制备的碳基固体酸为催化剂,采用Na OH冷冻-HCl再生为预处理方法,考察了预处理过程中Na OH浓度及纤维素水解过程中水解温度和水解时间对纤维素水解效果的影响。结果表明,在水解温度180℃、水解时间3h、纤维素0.15g、催化剂用量0.45g的条件下,纤维素水解还原糖得率38.78%,纤维素的转化率45.6%,与相同工艺条件下未经预处理的纤维素相比,还原糖得率及纤维素转化率分别提高了30.88%和31.1%,说明Na OH冷冻-HCl再生处理纤维素能够辅助提高碳基固体酸催化水解纤维素的效率。     

稻草秸秆3种预处理方法的比较

底物w(纤维素)和w(半纤维素)是木质纤维素转化为乙醇、乳酸和其他化学品最为重要的因素。为了提高底物w(纤维素)、w(半纤维素)和糖化得率,该文采用稀硫酸、氢氧化钠和氢氧化钠联合过氧乙酸等3种化学方法对稻草秸秆进行了预处理。结果表明,用ρ(NaOH)=20 g/L的碱液于85℃与ρ(过氧乙酸)=60 g/L酸液于75℃联合处理秸秆时,秸秆w(纤维素)从41.5%上升到81.5%,w(半纤维素)下降为13.7%,纤维素酶酶解48 h葡萄糖质量浓度达37.7 g/L,木糖质量浓度为12.8 g/L;用ρ(NaOH)=20 g/L碱液于121℃处理秸秆时,秸秆w(纤维素)为66.3%,w(半纤维素)为20.2%,酶解60 h后葡萄糖质量浓度为33.5 g/L,72 h木糖质量浓度为15.1 g/L。     

玉米秸秆衍生碳基固体酸的制备及其催化纤维素水解糖化

以玉米秸秆为原料,通过碳化-磺化法制备了碳基固体酸（CSA）,采用XRD、FTIR、XPS、SEM、阳离子交换与返滴定法等手段对其结构形貌进行表征,并考察了制备条件对固体酸表面活性基团含量与催化活性的影响。以NaOH/尿素冻融预处理后的纤维素为底物,研究了CSA催化纤维素水解糖化的效果与条件。结果表明：NaOH/尿素冻融预处理能够有效辅助固体酸催化纤维素水解,在350℃碳化2h、100℃磺化5h条件下制备的CSA催化性能最好,其酸量达3.94mmol/g,其中磺酸基、羧基、酚羟基含量分别为1.09mmol/g、1.36mmol/g、1.49mmol/g。在m(CSA)∶m(纤维素)=3∶1、水解温度200℃、水解时间为0.5h的条件下,纤维素水解还原糖得率与转化率分别为47.1%和63%。CSA循环利用3次催化活性下降不大。本研究可为废弃生物质原料制备的固体酸催化纤维素水解转化利用提供科学参考。     

预处理蔗渣纤维素水解糖化研究

采用两段稀酸水解法对用质量分数为5%氢氧化钠溶液预处理后的蔗渣进行了水解糖化研究,考察了液固比、硫酸体积分数、反应时间及催化剂硫酸亚铁对葡萄糖得率及纤维素水解率的影响。结果表明:第一段主要是半纤维素水解,以及少量纤维素水解,最优条件为液固比10 mL/g,硫酸体积分数3%,在121℃下反应3 h,葡萄糖得率为22.16%,纤维素水解率为25.98%;对残渣继续第二段水解,最优条件为液固比8 mL/g,硫酸体积分数为8%,硫酸亚铁质量分数1%,在121℃下反应5.5 h,葡萄糖得率为41.05%,纤维素水解率为56.36%;采用两段稀酸水解法水解蔗渣,葡萄糖总得率为52.68%,纤维素总水解率为67.70%。     

纳米纤维素晶须制备工艺条件优化及表征

采用响应面法优化纳米纤维素晶须（NCW）制备工艺条件并利用傅里叶红外（FTIR）、X射线衍射（XRD）和透射电子显微镜（TEM）对NCW进行性能表征。结果表明NCW最优制备工艺条件为水解时间2．25h,硫酸浓度54％,反应温度50℃,NCW得率为75．68％,与理论预测值74．18％较吻合;模型的决定系数为98．87％,说明模型拟合有效;制备的NCW聚集态和形貌为纤维素I型,呈棒状。     

驯化树干毕赤酵母发酵产乙醇的研究

以玉米秸秆蒸汽爆破液为底物培养基,通过逐步提浓的方式对树干毕赤酵母菌株（Pichiastipitis）NLP23进行耐抑制物驯化,驯化后的菌株对汽爆液中甲酸和乙酸等抑制物的耐受能力可分别达到2．70g／L和3．54g／L,较出发菌株分别提高253．40％和277．80％。在含有57．34g/L木糖和13．84g／L葡萄糖的汽爆液中发酵42h,糖利用率和乙醇得率可达到97．89％和65．83％,乙醇质量浓度为21．56g/L,同时生成4．16g/l木糖醇。玉米秸秆蒸汽爆破液中含有多种抑制酵母生长和发酵的有毒物质,主要是甲酸、乙酸、乙酰丙酸、糠醛和羟甲基糠醛,其中甲酸和乙酸含量较高,是影响树干毕赤酵母NLP23发酵汽爆液的主要抑制物。     

超高压环境下离子液体微乳液预处理对水稻秸秆的影响

以水稻秸秆为原料,对比了中低温条件下单独超高压（UHP）、单独离子液体微乳液（ILM）和超高压环境下离子液体微乳液（ILM+UHP）3种预处理方法,系统分析了预处理前后样品的化学组成、晶体结构、表面形貌以及酶水解的变化规律。结果表明,采用1-乙基-3甲基咪唑醋酸盐/环己烷/TX-100/正丁醇微乳液处理水稻秸秆,在压强为500 MPa、温度为50℃下处理4 h后,样品中木质素去除率为61.5%,纤维素结晶度指数下降17.3%,微观表面粗糙多孔,酶水解48 h的还原糖产率达75.3%。     

过氧化氢-乙酸联合预处理对甘蔗渣酶解和发酵的影响

采用过氧化氢-乙酸(HPAC)对甘蔗渣(SCB)进行了联合预处理。以预处理后的甘蔗渣为原料, 先进行酶水解, 然后将水解液进行乙醇发酵, 探讨预处理对甘蔗渣酶解和发酵的影响。实验结果表明: 20 g甘蔗渣, 加入150 mL过氧化氢水溶液(75 mL过氧化氢(30%)和75 mL水)和150 mL乙酸(99%), 硫酸用量为过氧化氢-乙酸溶液体积的0.5%, 在70 ℃反应2 h时, HPAC预处理脱除了88.85%的木质素, 并使90.10%的纤维素保留在底物中。底物(HPAC/70-SCB-0.5)的酶可及度是80.30 mg/g, 与相同条件下单独过氧化氢预处理(HP/70-SCB)和单独乙酸预处理(AC/70-SCB)相比, 分别增加了38.26%和31.08%, 甘蔗渣木质素的表面覆盖率从原料的0.66降低至0.22。酶解上清液在酶用量为5 FPIU/g(以底物计)条件下水解后, 葡萄糖得率是87.63%, 分别是HP/70-SCB和AC/70-SCB的6.89和20.62倍, 发酵产乙醇质量浓度是7.57 g/L, 分别是HP/70-SCB和AC/70-SCB的7.65和22.94倍。     

弱碱性过氧化预处理对稻草秸秆酶解糖化的影响

为了提高稻草秸秆的酶解糖化率,对稻草秸秆弱碱性过氧化预处理条件进行了优化。结果表明:弱碱性过氧化预处理降低了稻草秸秆中木质素的含量,提高了纤维素的含量。最优预处理条件为温度40 ℃,时间24 h,H₂O₂质量分数为2.0 %,在此条件下稻草秸秆的酶解糖化率达到了83.23 %,而在相同酶解条件下,预处理温度30 ℃、时间24 h、 2.0 % NaOH处理后稻草秸秆的酶解糖化率为70.38 %。弱碱性过氧化预处理稻草秸秆的糖化率明显高于碱性预处理稻草秸秆的糖化率。同时试验结果表明,木质素的除去率与H₂O₂质量分数有关。当H₂O₂质量分数大于2.0 %后,H₂O₂对木质素的除去选择性降低,木质素的除去率基本保持不变,却增加了半纤维素的损失。     

醋酸预水解对稻草化学成分及酶水解性能的影响

研究了醋酸预处理对稻草主要化学成分及酶水解糖化效率的影响。在160℃下以不同的醋酸用量(0～4%)对稻草进行处理,预处理后稻草的Klason木质素含量基本保持不变,约60%的酸溶木质素被脱除;灰分含量(质量分数)约下降30%,灰分中SiO2则几乎全部保留在预处理浆料中。预处理醋酸用量的增加对酸溶木质素和灰分含量的变化均无显著影响。预处理后高聚糖的降解程度随醋酸用量的增加而上升,其中半纤维素的降解程度尤为显著,阿拉伯聚糖、半乳聚糖大量溶出。对经醋酸预处理稻草的酶水解研究表明,预处理中醋酸用量的增加无助于酶水解液中还原糖得率的提高。稻草于160℃下经不添加醋酸的自水解预处理后,其酶解还原糖得率均高于经醋酸预处理的稻草,当纤维素酶用量为40 FPU/g(对底物)时,稻草中高聚糖的酶水解转化效率最高,葡聚糖、木聚糖的转化率分别为67.8%和45.3%,总糖转化率为58.8%。     

不同预处理方法对稻秸纤维表面性质的影响

通过对稻秸原料进行水热、酸碱和冷等离子体预处理,分析了纤维表面的浸润性及表面自由基浓度的变化。研究表明,经水热及酸碱预处理后,纤维与水的接触角为90o,稻秸纤维的浸润性改善不明显,经冷等离子改性后,稻秸纤维表面浸润性改善非常明显。水热及乙酸处理有利于提高稻秸纤维的表面自由基浓度,碱处理则降低了稻秸纤维的表面自由基浓度。     

过氧甲酸预处理对甘蔗渣酶解和发酵的影响

以甘蔗渣(SCB)为原料, 经过氧甲酸(PAP)预处理后加入酶进行水解, 并以水解液发酵产乙醇, 考察预处理时过氧化氢(HPP)浓度变化对甘蔗渣酶解和乙醇得率的影响。实验结果表明: 在甘蔗渣PAP预处理过程中, HPP与甲酸(FAP)体积比为1∶1时, 预处理甘蔗渣(PAP-SCB-1)的木质素脱除率达84.30%;在纤维素酶用量为10 FPIU/g(以预处理后的甘蔗渣质量计)时, PAP-SCB-1水解72 h葡萄糖得率为98.71%, 较单独过氧化氢预处理甘蔗渣(HPP-SCB, 葡萄糖得率9.11%)和单独甲酸预处理甘蔗渣(FAP-SCB, 葡萄糖得率7.06%), 分别提高了9.84和12.98倍; PAP-SCB-1水解液经24 h发酵后, 乙醇得率为84.06%, 比HPP-SCB(76.20%)和FAP-SCB(75.15%)均有增加。对预处理前后物料的化学成分变化、比表面积和结晶度进行测定, 结果显示: 经PAP预处理后可以显著脱除甘蔗渣中的木质素, 木质素的量由未经预处理的21.27%降低到10%以下; 比表面积和结晶度都有提高, PAP-SCB-1的比表面积和结晶度分别为13.01 m²/g和54.18%, 是HPP-SCB的10.66和1.11倍, FAP-SCB的11.39和1.15倍。     

Sugar recovery from rice straw by dilute acid pretreatment

Rice straw was pretreated with dilute sulfuric acid in order to decrease the amorphous portion and enhance enzyme accessibility. Dilute acid pretreatment process was optimized using a statistical method, and the relationships between each factor were investigated. Saccharification of pretreated rice straw was then performed, followed by fermentation of glucose, the hydrolysate of the saccharification process. The optimal dilute acid pretreatment process was as follows: temperature 110 °C, reaction time 14.02 min, and acid concentration 1.2%. Following dilute acid pretreatment, the solid weight was decreased by about 20% and 73.14% of the theoretical maximum content of xylose was solubilized. Glucose was recovered at a rate of about 90% at 24 h after rice straw was treated with dilute acid. Qualitative analysis such as SEM, XRD, and FT-IR were conducted after the pretreatment process, and the results supported the pretreatment process.     

均匀试验设计法提取米糠中阿魏酸工艺优化

使用碱醇提取法从米糠中提取阿魏酸,采用HPLC法检测阿魏酸的含量。设计均匀试验,考察了阿魏酸的提取率与氢氧化钠浓度、提取温度、提取时间、氢氧化钠与乙醇比、固液比的关系,实验表明,阿魏酸最佳提取条件为:用1.3%的氢氧化钠溶液与乙醇按5.6∶1的比例混和,83.2℃下提取2.8 h,固液比为1∶9.4,提取液中加入0.2 g/L的亚硫酸钠溶液作为抗氧化剂,最大提取率为514 mg/100g。     

水稻秸秆渗滤床半固态厌氧发酵性能研究

以水稻秸秆为原料,利用自行设计的渗滤床反应器,对比研究了不同温度（20、25、30和35℃）及不同预处理方式（NaOH、生物试剂和沼液）对秸秆厌氧发酵产气性能、物能转化率、发酵后沼液性能和产气成本等方面的影响。实验结果表明：发酵后总固体（TS）质量分数稳定在13%~15%之间,属于半固态厌氧发酵,同时累积产气量与温度、发酵后COD及NH₃-N的变化量均呈极显著正相关。相同温度（20~30℃）条件下,经预处理后的水稻秸秆TS产气率较空白均有所提高;其中沼液预处理效果最为明显,35℃条件下,TS产气率及挥发性固体（VS）产甲烷率分别为154.0和55.2 mL/g,较空白样品分别提高25.1%和52.5%。同时,沼液预处理可显著提升厌氧发酵产气中的甲烷体积分数。各预处理样品TS产甲烷率及VS产甲烷率呈随温度（20~30℃）上升而增加的趋势,但产甲烷提升率随温度的上升而逐渐下降,将系统温度从20℃提升至25℃,各处理产甲烷率可提高90%以上。考虑到沼气工程罐体增温及产能收支平衡等因素,温度控制在25℃是经济性最好的策略模式。从产气成本上分析,自产沼液具有较佳的处理效果和较低的生产成本,每生产1 m³沼气的可变成本1.62元。     

2,6-二氨基-3,5-二硝基-1-氧吡嗪合成工艺的改进

以2,6-二氯吡嗪为原料,经过甲氧基化、硝化、氨化、氧化合成出2,6-二氨基-3,5-二硝基-1-氧吡嗪(LLM-105)。研究了甲氧基化条件、硝化体系、氨化条件、三氟乙酸与双氧水的体积比等因素对LLM-105总产率的影响。得到优化的合成条件是:质量分数25%的甲醇钠甲醇溶液,回流3h;用质量分数20%发烟硫酸和硝酸钾硝化体系硝化2,6-二甲氧基吡嗪,室温下反应3h;质子溶剂乙醇作为氨化溶剂,60℃下反应2h;三氟乙酸与质量分数30%双氧水的体积比3∶2,45℃下反应6h;LLM-105的总收率达到54%。     

碱预处理糠醛渣性质及其纤维素酶解研究

以糠醛渣为原料进行碱法预处理,对比了处理前后的样品成分、结晶度、表面特性、红外谱图的变化以及对纤维素酶解的影响。研究结果表明:经NaOH处理样品,木质素脱除量随着温度升高而增加,120 ℃ 处理后的样品木质素脱除了 10.22 %,而碱性过氧化氢处理样品木质素脱除率达到 12.6 %。NaOH预处理后的样品酶解糖化率随处理温度的升高而降低。每克纤维素加入纤维素酶 12 FPU、纤维二糖酶 15 IU,120 ℃ 经NaOH预处理样品,酶解 72 h 后糖化率为38.6%,比原料糠醛渣低21.0个百分点,而经 60 ℃,6 h 碱性过氧化氢处理后的样品,酶解 72 h 糖化率可达到 86.6 %,比原料糠醛渣高27.0个百分点。NaOH预处理后样品红外谱图检测,证明生成了新的醚键。碱法预处理后的样品结晶度要比未处理的样品的稍高,且表面更加光滑。