生物质稀酸水解技术研究进展

木质纤维素类生物质稀酸水解技术的发展已有半个多世纪的历史了,它是纤维素制乙醇技术中的关键．论述了稀酸水解技术的发展历史和研究现状,并对反映稀酸水解技术发展的几种反应器做了详细的阐述和对比．最后展望了稀酸水解技术未来的发展方向．     

纤维素低浓度酸水解制取液体燃料的试验研究

深入了解生物质中纤维素的超低酸水解机理，在水解反应系统中研究了水解糖产率和纤维素转化率的影响因素.以定量滤纸为原料，极低浓度酸为催化剂，在自行设计的以高压全混流间歇反应器为主体的生物质水解试验台上，进行了不同工况参数下纤维素水解试验研究.试验结果表明，随着酸质量分数的增加，还原糖质量浓度增加；反应温度控制在稍低于240 ℃时，还原糖得率较高；反应压力小于40×105 Pa时，反应压力越大，还原糖得率越高.在硫酸质量分数为0.05%以及反应条件为215 ℃和40×105 Pa的优化条件下,得到了质量分数为46.55%的还原糖得率和55.07%的纤维素转化率.     

农作物秸秆超低酸水解的比较

在间歇反应釜中,以超低酸（硫酸质量分数为0.05%）水解的方法对5类15种农作物秸秆进行评价,并考察了温度与时间对不同秸秆水解的影响.结果表明:相同条件下,不同种类、同种类不同地区秸秆水解后还原糖浓度有很大差异,这与纤维素、半纤维素及木质素的含量及转化率有关.黑龙江的稻草、玉米秸秆及山东小麦秸秆的还原糖浓度较高,4种棉花秸秆的还原糖浓度都较低;还发现,木质素含量较高的秸秆,超低酸水解还原糖浓度较低,只是水解了部分半纤维素及极少量的纤维素.     

葡萄糖碳基固体酸催化剂的制备及其催化水解纤维素

以葡萄糖为原料制备了碳基固体酸催化剂,采用红外光谱(FT-IR)、X线衍射(XRD)、热重(TG)分析等手段对催化剂进行表征,并以纤维素水解为探针反应,考察了制备条件对催化剂总酸量和催化剂活性的影响.结果表明:该催化剂适宜的制备条件为碳化温度180℃,碳化时间7 h,三氯化铁用量0.4 g,磺化温度110℃,磺化时间11 h,催化剂的总酸量为2.78 mmol·g-1,将催化剂用于纤维素水解反应,水解率达到45.31%.所制备的碳基固体酸催化剂具有—COOH,—OH,—SO3H的芳香碳薄层组成的无定形碳结构,并且在170℃以下时具有良好的热稳定性.     

红麻芯碳基磁性固体酸催化剂的制备及应用

以红麻芯为基材,采用碳化-磺化法制备了磁性碳基固体酸催化剂,利用X射线衍射、傅里叶红外光谱、能谱、比表面及孔隙度分析等对催化剂进行表征,并将其应用于纤维素水解反应来考察其催化活性。结果表明,固体酸催化剂中的Fe以Fe_3O_4的形式存在,并包含羟基、羧基、磺酸基等酸性基团。当水解时间为60 min、水解温度190℃、纤维素10 g/L、催化剂与纤维素质量比2∶1、催化剂表面酸1.4 mmol/g时,纤维素转化率可达96.6%,葡萄糖产率达42.8%。水解反应结束后,在外加磁场作用下催化剂可快速与反应体系分离。     

不同碳源碳基固体酸的制备及其结构性能

分别以葡萄糖、蔗糖、淀粉、纤维素为碳源,采用水热合成法制备了碳基固体磺酸催化剂.分析了反应温度、反应时间等因素对合成固体酸表面酸量的影响;利用扫描电镜、傅里叶变换红外光谱仪和热重分析仪等对催化剂进行了表征,评价了催化剂在纤维素水解反应中的催化活性.结果表明:4种碳源制备的碳基固体酸均呈现为无定形结构,颗粒大小在5~30μm之间,表面均接枝有—SO3H、—COOH和酚羟基基团;催化活性大小为葡萄糖蔗糖淀粉纤维素.     

两种纤维素酶水解漂白针叶木纤维能力的比较

采用复合纤维素酶Celluclast 1.5L和内切纤维素酶Novozym 476等分别对漂白针叶木纤维进行了水解实验.通过对比两种酶的酶活力大小以及水解后纤维得率的变化情况,分析比较了两种纤维素酶水解纤维素纤维的能力大小.其结果显示:纤维素酶Celluclast 1.5L具有较高的滤纸酶活,而纤维素酶Novozym 476具有较高的CMC酶活.经纤维素酶Celluclast 1.5L水解处理后,随着酶用量的增加或酶处理时间的延长,纤维得率急速下降,当酶用量为20.0FPU/g、水解时间为2h时,纤维得率约为81%;当酶用量为10.0FPU/g、水解时间为48h时,纤维得率仅为55.34%,这说明纤维素酶Celluclast 1.5L对纤维素具有很强的水解作用,它不仅可以作用于纤维素的无定形区,同时也可以作用于纤维素的结晶区.纤维素酶Novozym 476亦能使纤维素发生一定程度的水解,但催化水解能力远低于纤维素酶Celluclast 1.5L,当Novozym 476用量为50.0CMCU/g时,仅有5%左右的纤维素水解成为葡萄糖.     

硅基负载全氟丁基磺酰亚胺催化纤维素的水解

为了寻求一种有效的纤维素绿色化转化途径,以获取可再生能源或高附加值化工产品,采用新的耐水性固体酸,二氧化硅负载全氟丁基磺酰亚胺催化离子液体体系中纤维素水解,考察了时间、温度和催化剂用量等对反应产物的影响,结果表明:在120℃下,1.5~2h内,主要产物5-羟甲基呋喃甲醛(HMF)和还原糖(TRS)分别获得29%和67%的产率,纤维素完全转化为水溶性产物.13 C CP/MAS检测表明,这类固体酸酸性强于一般的固载磺酸,这有利于有效促进纤维素水解,以及进一步降解为5-羟甲基呋喃甲醛.固体酸循环使用三次,还原糖产率没有明显降低,表明该类催化剂具有一定的可循环使用性能,是一种高效、对环境友好的催化剂,对纤维素的绿色转化,有良好的应用前景.     

酶水解纤维素条件的优化

为了探究酶水解纤维素的最优条件,以麦草浆为原料,研究纤维素酶用量、pH、水解温度、底物质量分数和酶水解时间对酶水解得率的影响,通过正交实验对酶水解纤维素的工艺条件进行优化．最佳条件为：酶用量27U,pH5．5,水解温度50℃,底物质量分数2％,水解时间60h．在此条件下,酶水解得率可以达到75．8％．     

南方典型植物原料制备纳米纤维素

以南方典型植物大王椰、榕树和杧果树为原料提取α-纤维素,用硫酸水解制备了纳米纤维素,并对制备的纳米纤维素的形貌及性能进行了对比。经透射电镜和扫描电镜分析,大王椰、榕树和杧果树纳米纤维素纤维长度分别在50~400、50~350和60~120nm;热重分析结果表明,3种纳米纤维素的热稳定性由高到低顺序为杧果树、大王椰、榕树;红外分析表明,酸水解前后纤维素的化学结构保留完整;X衍射分析仪表明,酸水解前后晶型都保持了纤维素Ⅱ型的晶体结构,而且结晶度指数都有一定程度的增加。     

酶法制备活性纤维寡糖的研究

以廉价的玉米芯纤维素为原料,研究了酶法制取功能性纤维寡糖的主要影响因子及纤维素酶的吸附回收方法,为纤维素酶解过程的调控与纤维寡糖的制备提出了一条经济、高效的新途径．     

纤维素在酸及酶催化作用下的降解特性

探讨纤维素在酸催化及酶催化作用下的降解方法。比较了质子酸与Ｌｅｗｉｓ酸,专一性酶对纤维素也具有催经降解能力,在中等降解程度内（ＤＰ６００－８００）,与专一性酶降解特性基本相似。在相同条件下,Ｌｅｗｉｓ酸对纤维素的降解特性与质子酸基本相当。     

麦秸秆稀酸水解条件的研究

通过对麦秸秆在相对较低的温度下稀酸水解实验研究,探讨了原料与稀硫酸的固液比,反应时间、稀硫酸浓度和温度对纤维素、半纤维素降解为还原糖含量的影响,确定麦秸秆最佳水解条件是：固液比为1：8、0．6％稀硫酸在160℃下反应1h,得到还原糖浓度50．34g／L、得率为61．96％。     

不同预处理方法对棉秆酶水解的影响

研究稀硫酸法、亚硫酸法、亚硫酸盐法预处理的化学药品添加量对棉秆酶水解的影响,对预处理前后的棉秆进行扫描电镜观察,并对3种方法进行了比较．在固液比1：4、温度180℃、保温20min的预处理条件下,纤维素酶用量（相对于绝千底物）10U／g、纤维二糖酶用量（相对于绝干底物）3．6U／g的酶水解条件下,稀硫酸法预处理在98％浓硫酸添加量为5．52％时,棉秆的酶水解转化率为42．63％;亚硫酸法预处理在亚硫酸添加量7％时,棉秆的酶水解转化率为81．25％;亚硫酸盐法预处理在98％浓硫酸添加量0．92％、亚硫酸氢钠添加量为8％时,棉秆的酶水解转化率为70.06％．     

木质纤维素酶水解技术的研究

在我国可大量转化乙醇的是纤维质材料,纤维质材料转化乙醇的关键问题是纤维质转化为糖的过程．木质纤维原料酶水解是利用木质纤维原料产糖的关键步骤之一．作者对纤维素酶及其水解木质纤维原料作用机制、纤维素酶的生产、木质纤维原料酶水解的影响因素作了全面综述,并对提高木质纤维原料酶水解效率和降低水解成本的途径进行了讨论．     

湿氧预处理玉米秸秆酶解与酒精发酵

对湿氧预处理后的玉米秸秆酒精发酵进行了研究,并考察了预处理后纤维素及半纤维素回收率、纤维素酶解转化和酒精得率。结果表明:玉米秸秆经过湿氧预处理(195℃,15min,12×105Pa O2)后,纤维素回收率为94.6%,其中88.3%纤维素保留在滤饼中,而大部分半纤维素和木质素被溶解。滤饼利用纤维素酶处理,50℃下24 h酶解率达到了65.8%。底物质量分数为8%,经过活性干酵母142 h同步糖化发酵,酒精产量达到了理论酒精产量的75.2%。仅考虑纤维素被完全利用,相当于1 t玉米秸秆能够产生165.7 kg的酒精。     

纤维素酶法水解的研究进展

本文对纤维素酶法水解过程中有关原料预处理、影响酶解的因素、酶解机理及酶解工艺等方面的研究近况进行了较详细综述.在综述文献的基础上提出了自己的见解,并展望了纤维素酶法水解研究的前景.     

酶法水解麦麸制取功能性低聚糖

以淀粉加工业剩余物-麦麸为原料，利用从里氏木霉制得复合酶中的半纤维素酶与纤维素酶，对物料中的半纤维素与纤维素成分进行控制酶水解，制取功能性低聚糖．酶解在接近常温和常压下进行，相对于常用的葡萄糖或淀粉原料，采用麦麸原料价格较低．由于低价原料和复合酶系的采用，简化了工序与设备，降低了成本，具有较好的开发应用前景．