Use of Difunctional Compounds During Rapid Steam Hydrolysis (Rash) Pretreatment

Mixed hardwood chips were treated with difunctional compounds as catalysts to study the reaction of wood with steam. The Rapid Steam Hydrolysis (RASH) pretreatment process was used for steam treatment. The difunctional compounds studied were maleic anhydride, phthalic anhydride, isophthalic acid, and terephthalic acid at 1.5% concentration based on dry wood weight. RASH pretreatment was performed for one minute at 180°C, 200°, 220°C, 230°C, 240°C, and 260°C. These compounds strongly modified the RASH pretreated material, especially the physical structure. Overall recovery of the pretreated catalyzed and uncatalyzed solids decreased with an increase in RASH temperatures. Catalyst addition did not make a difference on the recovery of pretreated solids. Cellulose degradation increased with temperature for catalyzed systems. Hemicellulose solubilization and degradation were extremely sensitive to the type of catalyst and RASH temperatures. Almost all of the hemicellulose was lost at higher temperatures. Lignin losses did not appear to be affected by the addition of catalyst except at 260°C. Enzymatic rates were improved by addition of the catalysts, especially at the lower temperatures. The maleic anhydride gave the highest enzymatic rates at all temperatures, and phthalic anhydride gave the second highest. The water solubles generally followed the same trends as the enzymatic hydrolysis rates and increased with the addition of catalysts, especially maleic anhydride.     

甘蔗渣的蒸爆及水解技术的研究

以甘蔗渣为原料,对蒸爆预处理进行了研究,考察了蒸爆压力和时间对甘蔗渣水解的影响,并研究了稀酸蒸爆对还原糖得率的影响。     

响应面法优化水/醇处理后汽爆玉米秸秆酶解的研究

为了提高水/醇处理后汽爆玉米秸秆的酶解还原糖产率,对其酶解条件进行了优化。通过响应面优化法确定了底物浓度为53.28g/L,纤维素酶用量为53.32FPU/g,酶解时间为60.45h时,还原糖产率可达672.36mg/g,与秸秆物料及汽爆后物料相比,酶解还原糖产率分别提高了179.21%和37.29%。化学组分及结构形貌分析表明：水/醇处理后物料纤维素含量显著增加,X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)结果表明经过水/醇处理后物料相对结晶度增高,但结构更有利于纤维素酶分子的吸附。     

响应面法优化水/醇处理后汽爆玉米秸秆酶解

为了提高水/醇处理后汽爆玉米秸秆的酶解还原糖产率,对其酶解条件进行了优化。通过响应面优化法确定了底物质量浓度为53.28 g/L,纤维素酶用量为53.32 FPU/g,酶解时间为60.45 h时,还原糖产率可达672.36mg/g,与秸秆物料及汽爆后物料相比,酶解还原糖产率分别提高了170.46%和28.97%。化学组分及结构形貌分析表明,汽爆水/醇处理后物料纤维素含量显著增加,物料相对结晶度增高,其结构更有利于纤维素酶分子的吸附。     

溶剂脱毒汽爆玉米秸秆对酶解以及发酵的影响

以脱毒对酶解及发酵的影响为研究对象,以酶解还原糖得率及发酵乙醇质量浓度为指标,采用溶剂萃取的方法对无催化汽爆玉米秸秆进行萃取脱毒。结果表明,酶解还原糖得率随着萃取剂及萃取方式介于34.85%和89.7%,酶解还原糖得率和发酵乙醇质量浓度与脱毒有机溶剂的沸点高度负相关,表明有机溶剂的残留是导致酶失活的主要原因。而对于所考察的溶剂,乙醇产率为0.47～0.49 g乙醇/g还原糖,表明有机溶剂残留对乙醇发酵并无显著影响。采用乙醚和丙酮的组合萃取,乙醇最高产率可以达到理论值的96.1%。     

The Degradation of Lignin,Cellulose, and Hemicellulose in Kenaf Bast Under Different Pressures Using Steam Explosion Treatment

The study of the main chemical composition degradation, especially cellulose degradation at high temperatures and within high moisture environments, provides important information that can guide biomass processing using steam explosion (STEX) and other similar treatments. In this paper, kenaf bast was treated using STEX at pressures of 0.5, 1.0, and 1.5 MPa. The chemical composition change and the infrared spectra were investigated. The crystalline index and degree of polymerization of kenaf cellulose were also quantified. It was found that pectin and hemicellulose could be easily degraded with the STEX treatment, while lignin only exhibited slight decomposition; cellulose degraded at 1.5 MPa STEX treatment on the kenaf. Research also indicates that cellulose with a low molecular weight can be removed with a low-pressure STEX treatment. By coupling STEX with chemical degumming process, the high-quality kenaf fiber with 7.12% residue gum content and 134.5 Nm fineness can be obtained.     

酶解木质素的分离与结构研究

采用两种方法从酶解玉米秸秆制备能源酒精的残渣中分离得到酶解木质素。根据不同的分离条件,酶解木质素的得率为20%～35%。应用UV、FT-IR、GPC和13C-NMR研究了不同分离方法的酶解木质素的结构特性。结果表明,所分离的酶解木质素分子量较小,在结构上较好地保留了各种活性基团。与木质素磺酸钙相比,酶解木质素的红外图谱中多了1700cm-1和1328cm-1峰,说明酶解木质素存在非共轭羰基作用。紫外图谱在210nm,280nm和310nm附近有峰值出现,说明其具有木质素的基本结构特征,且结构上有很大的不饱和性。由13C-NMR图谱解析可知,所提取酶解木质素为GSH型木质素,主要以β-O-4、β-5、β-1的结构存在。以氢氧化钠作为萃取剂的酶解木质素提取率比有机溶剂高。酶解木质素的有效利用将提高酶解玉米秸秆制备能源酒精的经济效益。     

秸秆中木质素对其超低酸水解过程的影响

以湖北稻草秸秆为研究对象,研究了超低酸水解木质纤维素的适宜条件,测定了适宜条件下的超低酸法水解15种不同种类秸秆的纤维素及半纤维素的转化率、还原糖得率及结晶度的变化。实验结果表明:秸秆投料量3 g、硫酸投料量45 mL(硫酸质量分数0.05%)、搅拌转速500 r/min、反应温度210 ℃、反应时间10 min为适宜的水解条件。对15种不同种类秸秆的水解结果统计得到,随着秸秆中木质素含量的增大,纤维素和半纤维素的转化率都逐渐降低,还原糖得率逐渐降低;通过SEM和X衍射分析水解前后的木质纤维素结构,得到了木质素影响水解过程的方式:1)木质素含量越大,纤维素的结晶度越大,纤维素的非晶化越困难,从而影响了纤维素的水解;2)原木质素不溶于反应体系且在酸性条件下相对稳定,富木质素层的木质素阻碍反应物与产物扩散,使富木质素层内的纤维素、半纤维素水解速率降低;3)木质素含量越高,木质纤维素的富木质素层越厚、强度越大,水解时难以从颗粒表面脱落,进一步降低水解速率。     

蒸爆技术及其在植物纤维素资源中的应用简介

介绍了蒸爆原理、类型和几种蒸爆工艺条件,以及蒸爆在植物纤维素水解和制无胶板中的应用。     

玉米秸秆蒸爆渣的氨基酸辅助纤维素酶水解

以商品纤维素酶C2730酶解玉米秸秆蒸汽爆破渣,研究了不同氨基酸、氨基酸浓度、温度对水洗蒸汽爆破渣纤维素酶水解的影响,优化纤维素酶水解条件,提高纤维素酶水解得率。实验结果表明,纤维素酶水解蒸汽爆破渣的优化氨基酸为苯丙氨酸,优化水解条件为每克纤维素酶用量15FPIU,苯丙氨酸质量浓度为1.5 g/L,温度为50℃,水解时间为48 h,还原糖和葡萄糖得率分别为51.38%和36.78%。     

碳酸钠―蒸汽爆破预处理对麦草化学成分及酶水解效率的影响

研究了碳酸钠―蒸汽爆破预处理对麦草化学成分及后续酶水解的影响。结果表明,预处理麦草浆料中木质素含量随预处理中碳酸钠用量的增大而下降,木聚糖和阿拉伯聚糖含量随碳酸钠用量的增大而上升。当碳酸钠用量增加到8%以后,继续增加碳酸钠用量,预处理麦草浆料中的葡聚糖、木聚糖、阿拉伯聚糖和木质素含量基本保持稳定。酶用量较低时,不添加碳酸钠的预处理麦草浆料酶水解葡聚糖得率最大。除不添加碳酸钠的预处理外,酶水解葡聚糖和总糖得率随木质素含量下降而提高。提高酶用量后木质素含量对预处理麦草浆料酶水解葡聚糖得率的影响变缓。     

蒸汽爆破玉米秸秆提高酶解还原糖产率的研究

对玉米秸秆进行蒸汽爆破预处理,并对处理前后的玉米秸秆组分和结构进行了表征。酶解24 h的实验结果表明,与未处理秸秆相比,汽爆处理后样品的还原糖产率提高了97%。化学与物理分析结果表明,处理后物料半纤维素及可溶性物质质量分数减少,纤维素质量分数增加29.7%;X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)表明纤维素致密结构被破坏。预处理后物料酶解还原糖产率最高时汽爆工艺参数为:汽爆压力2.2 MPa,每克秸秆原料加入1 mL蒸馏水(简称液固比1 mL/g),维压时间9 min,物料颗粒度40~60目。     

一起蒸汽管道爆炸事故分析

某化工厂蒸汽主管线上一对旋转补偿器在运行过程中突然发生爆炸,该管线从当地供热管网接入,输送蒸汽为过热蒸汽。蒸汽管道设计压力为1.1MPa,设计温度为250℃,正常运行参数为0.8MPa、200℃。通过对爆炸现场的勘察和对当地供热管网系统的综合分析,认为水击是造成这次爆炸事故的直接原因。     

浇注型酶解木质素聚氨酯弹性体的制备

从酶解玉米秸秆制备乙醇的残渣中提取的酶解木质素替代部分聚乙二醇,采用一步法制备了浇注型聚氨酯弹性体,并对产物的结构和性能进行了测试.结果表明,酶解木质素添加量的增加会提高聚氨酯材料的拉伸强度和耐环己酮溶剂的溶胀性能,但伸长率有所降低.同时,酶解木质素的引入没有降低聚氨酯的耐热性能.     

氯化酶解木质素的合成与性能研究

以酶解木质素为原料,在水相条件下通入氯气合成氯化木质素。考察了木质素与水的配比、有无紫外光催化、反应温度和通氯量对产物得率和氯含量的影响,并对产物进行了红外光谱和热重分析。结果表明,在氯气过量的情况下,产物氯含量达到29.8%,有紫外光催化时产物氯含量比较低,不加热时的产物氯含量更高,产物氯含量随氯气的增加而增大。氯化木质素的红外光谱图在1720cm-1处羰基强度明显增强,680cm-1附近出现C-Cl的特征吸收峰,说明Cl2与酶解木质素发生了取代反应。热重分析结果表明,氯化木质素的耐热性比酶解木质素稍差。与PVC共混改性的结果表明,氯化木质素改善了原有木质素分子的极性,有望作为极性高聚物共混改性的相容剂使用。     

甘蔗渣的蒸爆及水解技术的研究

以甘蔗渣为原料,对蒸爆预处理进行了研究,考察了蒸爆压力和时间对甘蔗渣水解的影响。并研究了稀酸蒸焊对还原糖得率的影响。     

剑麻纤维蒸汽爆破处理研究

采用蒸汽爆破处理技术处理剑麻纤维,分析阐述了蒸汽爆破处理过程及原理。通过化学分析方法及扫描电镜、红外光谱、X—射线衍射等现代分析手段分析蒸汽爆破处理前后剑麻纤维化学组分和形态结构的变化。结果表明,蒸汽爆破处理技术能够实现剑麻纤维各组分的有效分离,减少杂质成分,提高纤维素含量;同时,蒸汽爆破处理能改善剑麻纤维的形态结构,提高化学试剂的可及度,改善化学反应性能。     

天然纤维素蒸汽闪爆改性对其长支链酯合成影响

采用蒸汽闪爆技术对天然纤维素进行改性,并利用改性后的纤维素、乙酸酐和脂肪酸合成长支链纤维素酯。结果表明,蒸汽闪爆处理后纤维素葡萄糖环单元三个羟基的可及性及相对反应性能得到提高,同时缩短了反应周期。     

二聚酸与酶解木质素接枝共聚的研究

研究了酶解木质素与二聚酸接枝共聚的工艺条件,探讨了不同引发剂、引发剂用量、反应温度和反应时间对接枝产率和接枝度的影响。用红外光谱分析了反应产物的结构。根据产物接枝度确定了最佳反应条件为:采用过氧化苯甲酰(BPO)和阳离子交换树脂732#(CER)为引发剂,其用量是木质素的5‰,二聚酸/木质素质量比为0.4,反应时间5 h,反应温度50℃。产率可达85%以上,接枝率接近10%。     

螺杆挤压连续汽爆装置预处理秸秆试验研究

以玉米秸秆为原料,用螺杆挤压连续汽爆装置进行9组试验,考察了浸渍条件、温度和停留时间对汽爆物组分含量的影响。试验结果表明:从半纤维素水解程度以及汽爆物pH,考察不同浸渍条件的浸渍效果排序为预浸渍>预喷淋浸渍>直接喷淋;采用螺杆挤压连续汽爆装置处理玉米秸秆,在直接喷淋3%稀H2SO4溶液、温度170℃、停留时间25 min的预处理条件下,半纤维素水解成戊糖的效果最好,戊糖得率最高为7.75%。