木质纤维素乙醇原料预处理技术的研究进展

近十年来,随着石油价格的上涨以及化石燃料使用对全球变暖的影响,利用木质素纤维素制取燃料乙醇日益成为国内外研究的热点。木质纤维素制取乙醇的主要步骤包括:原料的预处理、纤维素的糖化、发酵、产品分离。木质纤维素的组成包括木质素、半纤维素和纤维素,其中木质素和半纤维素对纤维素的水解具有阻碍作用。因此,在木质纤维素制取乙醇的工艺过程中,原料的预处理是非常关键的步骤,影响整个木质纤维素乙醇的生产过程。文章回顾了木质纤维素原料主要的预处理技术的最新进展,并结合后续的水解与发酵工序,对各种预处理技术的优缺点进行了对比。     

蔗渣纤维素的分离活化研究进展

纤维素是最丰富的可再生资源,通过醚化、酯化、降解和接枝共聚等反应可制得一系列产品,但蔗渣等天然纤维素原料中的纤维素被木质素包裹和半纤维素缠绕,且自身通过分子间氢键形成晶体结构使得纤维素的可及度小,难以进行反应。为了提高纤维素可及度,必须对原料进行预处理,脱除木质素和半纤维素以及消除部分晶体结构,本文介绍了蔗渣纤维素化学预处理方法的研究进展。     

木质纤维素可再生生物质资源预处理技术的研究进展

阐述了由木质纤维素可再生生物质资源制备生物燃料乙醇对我国可持续发展的重要意义.针对木质纤维素可再生生物质资源利用的关键技术,综述了国内外对木质纤维素可再生生物质资源预处理的研究进展,并重点介绍了物理法、化学法、物理-化学法和生物法预处理木质纤维素可再生生物质资源的技术.最后对木质纤维素可再生生物质资源预处理技术和应用前景进行了展望.     

木质纤维素燃料乙醇生物转化预处理技术

由丰富的木质纤维素资源制备乙醇有利于缓解能源紧缺、减少环境污染、实现可持续发展.然而某些物理、化学因素阻碍了木质纤维素中纤维素和半纤维素的转化和利用.预处理引起物理和/或化学上的变化,主要目的是改变或去除各种结构和(或)化学障碍,增加纤维素酶解率和转化效果,是一系列纤维素乙醇转化技术中的关键和核心.本文就纤维素乙醇生物...     

木质纤维素乙醇预处理与酶解技术研究

木质纤维素乙醇的生产工艺中主要环节为预处理、酶解、发酵3个阶段.预处理是决定后续酶解效果的关键步骤,物理法、化学法和物理化学法预处理工艺是目前主要的研究方向,预处理效果需与经济可行性相互结合.对各预处理方式优缺点及经济可行性进行了综合性对比,较好的预处理方式为蒸汽爆破,糖回收率和经济可行性较高.后续采用诺维信公司不同酶...     

木质纤维素生物质制取燃料乙醇的化学预处理技术

介绍了木质纤维素生物质原料的组成及结构,并对制取燃料乙醇的各种化学预处理方法进行了综述和分析,对生物质化学预处理技术发展进行了展望.     

木质纤维素原料预处理技术研究进展

燃料乙醇是目前世界上生产和使用规模最大的生物质能源,木质纤维素作为一种可转化为燃料乙醇的可再生资源,预处理工艺是其转化过程中的关键步骤和限制因素。文章阐述了木质纤维原料常用的预处理技术、当前研究较多的有机溶剂预处理技术以及有机溶剂预处理技术存在问题。     

纤维素乙醇的原料预处理方法及工艺流程研究进展

木质纤维生物质是储量丰富且最有前景的生产燃料乙醇的可再生生物质资源,利用木质纤维生物质生产乙醇主要包括以下步骤：原料预处理、发酵以及产物分离纯化,其中,原料的预处理工艺是限制纤维素乙醇产业化的一个技术瓶颈。本文对酸法、碱法、蒸汽爆破法、合成气法等7种典型预处理方法进行了介绍并对其工艺流程进行简要的说明,同时对不同的预处理方法的优劣、适用范围和工艺流程转化效率等进行了对比,以期为纤维素乙醇预处理方法的工艺选择和评价提供一些参考。提出了纤维素乙醇的产业化前景：不同预处理技术的合理结合使用会有效提高转化率;较好的过程设计能够降低成本,有利于整个过程的经济性。     

纤维素乙醇的研究进展

近年来以纤维素类生物质为原料制备乙醇的研究取得了许多进展,使纤维素乙醇的开发更具商业化前景.重点介绍了木质纤维素转化为乙醇的原料预处理方法、纤维素和半纤维素的酶法降解、有效可靠的发酵菌种的选育及木质纤维素乙醇制备工艺的开发.     

木质纤维素材料预处理研究进展

介绍了木质纤维素材料的抗降解屏障、影响预处理效果的因素、高效预处理的评价标准,并就目前研究较多的酸法、碱法、有机溶剂、蒸汽爆破几种木质纤维素材料预处理技术的相关研究情况进行了综述。最后对预处理技术的发展方向予以展望。     

高效降解甘蔗渣的预处理技术新进展

甘蔗渣是一种重要的可再生生物质资源,其生物转化利用已成为必然趋势。蔗渣的预处理是利用其生产还原糖的第一个步骤。文章综述了近年来蔗渣预处理技术的新进展,比较了各种预处理技术,并展望其应用前景。     

氢氧化钠预处理对甘蔗渣酶解和发酵性能的影响

采用氢氧化钠预处理甘蔗渣,通过单因素和正交试验考察了不同预处理条件对甘蔗渣酶解和发酵性能的影响,并进一步分析了比表面积和木质素含量对酶解性能的影响。结果表明：预处理温度、氢氧化钠质量分数及预处理时间对酶解和发酵效率影响较为显著,最佳的预处理条件为：温度85℃、时间11 h、NaOH质量分数4.5%,在此优化条件下预处理的甘蔗渣,含纤维素56.46%,与原料相比提高了46.16%;半纤维素20.30%、Klason木质素5.79%,与原料相比分别降低了15.77%和72.87%,酶解36 h的还原糖得率为0.69 g/g（以甘蔗渣质量计）。经过氢氧化钠预处理后的甘蔗渣比表面积显著增加（由原料的0.07 m²/g最大可增加到1.07 m²/g）,木质素显著降低,有利于提高酶解和发酵效率。当比表面积超过0.30 m²/g时,酶解初始速率和酶解效率达到平衡;当木质素低于11%时,酶解效率达到平衡。     

蔗渣闪爆处理及其黄原酸化物的制备和应用

采用热蒸汽适度闪爆及稀碱洗涤等预处理技术对蔗渣进行纯化和活化,利用处理后的蔗渣纤维素合成纤维素基黄原酸酯,对其在水处理中的应用进行了研究。研究优化了闪爆处理的工艺条件,并采用IR、SEM和化学分析技术对闪爆前后蔗渣纤维的形态、结构、a-纤维素的含量进行了分析,对处理前后的蔗渣纤维的碱化和黄原酸化合成条件进行了优化。结果表明,闪爆预处理技术是一种便宜、迅速、无污染的技术,蔗渣纤维素基黄原酸酯对含金属离子的污水有良好的处理效果。     

Optimization of Sugarcane Bagasse Hydrolysis by Microwave‐Assisted Pretreatment for Bioethanol Production

Sugarcane bagasse hydrolysis was optimized by dilute‐acid pretreatment and subsequent enzymatic treatment. The studied parameters were microwave heating temperature, residence time, and enzyme dosage as the main factors in a central composite design. The amount of released total reducing sugars, glucose, pentose, phenolic compounds, and furfural were measured after each stage. The optimum conditions with suitable concentrations of inhibitors and reducing sugars were applied for bioethanol production. As an example, ethanol was obtained from reducing sugars by Pichia stipitis without detoxification.     

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。     

甘蔗黄原酸酯处理六价铬的研究

对甘蔗黄原酸酯(SCX)的合成进行了研究,结果表明最佳合成条件为:蔗渣3g,用浓度为20%的NaOH溶液100mL,先电动搅拌1h,再交联24h,在碱性条件下,于制得的蔗渣碱性纤维素中逐滴加入0.4mLCS2/(g纤维素)进行黄化反应2h,采用浓度5%硫酸镁100mL进行转型反应,所得SCX产品去除金属离子的性能最佳,用于处理含100mg/L的六价铬离子废水,去除率高达99%。反应后的碱废液可以重复利用。     

汽爆甘蔗渣转化乙醇的实验研究

研究了甘蔗渣的汽爆条件,并利用高效液相色谱（HPLC）对甘蔗渣汽爆产物进行了分析。在相同汽爆蒸汽压力下,随着汽爆保压时间的延长,降解产生的对后续酶解和发酵有害的物质甲酸、乙酸和糠醛等也随之增加。研究了汽爆甘蔗渣的酶解和发酵性能,在实验室小试的基础上,进一步利用50 L发酵罐进行放大的酶解和发酵实验,在酶解液固形物浓度27.09%（ω）条件下,48 h发酵液乙醇浓度6.17%（φ）,显示汽爆甘蔗渣能够较好地被转化用于生产乙醇。     

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     

Enhanced Adsorption of Malachite Green by EDTAD-modified Sugarcane Bagasse

Abstract

Ethylenediaminetetraacetic dianhydride (EDTAD) modified sugarcane bagasse (SB) was prepared and characterized by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). Due to the presence of a large number of carboxyl groups, the adsorption capacity of the EDTAD modified SB (EDTAD-SB) for malachite green (MG) showed a significant increase compared with SB. Increase in ion strength of solution-induced decline of MG sorption. The maximum adsorption capacities were 157.2 mg g^?1 for MG, according to the Langmuir equation. Kinetic studies showed better correlation coefficients for a pseudo-second-order kinetic model, confirming that the sorption rate was controlled by a chemisorption process.