木质纤维素水解制取燃料乙醇研究进展

以木质纤维素生产燃料乙醇具有原料可再生性和环境友好的优点而备受重视.本文介绍了国内外木质纤维素制取燃料乙醇中的水解工艺过程,包括浓酸水解、稀酸水解和酶水解工艺,分析了各工艺的技术特点,同时指出稀酸预处理-酶水解工艺将成为近几年国内外研究和开发的重点.     

木质纤维素制取燃料乙醇水解工艺技术进展

以木质纤维素生产燃料酒精因为具有原料可再生性和环境友好的优点而备受重视。本文介绍了木质纤维素制取燃料乙醇中的水解工艺过程,包括浓酸水解、稀酸水解和生物酶水解,讨论了各个工艺的关键技术问题。     

纤维素水解的研究进展

纤维素类物质制燃料乙醇有着十分重要的意义,但其水解较为困难,因而在一定程度上限制了其发展。介绍了燃料乙醇的发展现状和目前存在的各种水解方法并分析了其优缺点,重点介绍了目前较常使用的稀酸水解法。     

稀酸水解菊芋制乙醇技术研究

考察了固液质量比、酸浓度、反应温度和反应时间4个条件对菊芋粉稀酸水解的总糖浓度和总糖转化率的影响。结果表明,菊芋稀酸水解的最优化条件为:固液比0.3,硫酸浓度3%,反应温度80℃,反应时间90 min。在此条件下水解菊芋,水解液中的总糖浓度为24.1%,总糖转化率为80.3%;水解液经过中和后,接入酵母菌发酵产乙醇,最终乙醇浓度可达到10.4%,乙醇得率为86.4%。     

草酸盐酸体系微晶纤维素水解动力学

对微晶纤维素在草酸-盐酸体系中的水解情况进行了研究,并对不同条件下反应产物中葡萄糖的质量浓度进行了测定。依据纤维素酸水解反应特点,根据Seaman模型,对微晶纤维素在草酸盐酸体系中的水解动力学规律进行了研究。动力学结果:纤维素水解和葡萄糖降解的活化能分别是58.02 k J/mol和144.2 k J/mol。升高反应温度,使纤维素水解反应速度加快,也会使葡萄糖的降解速率加快。该模型的最佳反应条件是:固液比1∶20 g/m L,草酸的质量浓度25 g/L,盐酸的质量浓度1 g/L,温度90℃,时间9 h,在此条件下,葡萄糖质量浓度为1.657 g/L。     

草酸盐酸体系微晶纤维素水解动力学

对微晶纤维素在草酸-盐酸体系中的水解情况进行了研究,并对不同条件下反应产物中葡萄糖的质量浓度进行了测定。依据纤维素酸水解反应特点,根据Seaman模型,对微晶纤维素在草酸盐酸体系中的水解动力学规律进行了研究。动力学结果:纤维素水解和葡萄糖降解的活化能分别是58.02 k J/mol和144.2 k J/mol。升高反应温度,使纤维素水解反应速度加快,也会使葡萄糖的降解速率加快。该模型的最佳反应条件是:固液比1∶20 g/m L,草酸的质量浓度25 g/L,盐酸的质量浓度1 g/L,温度90℃,时间9 h,在此条件下,葡萄糖质量浓度为1.657 g/L。     

生物质水解发酵生产燃料乙醇的研究进展

生物质原料丰富多样,用其发酵生产燃料乙醇,能缓解当今世界日益凸显的能源问题.本文综述了这一领域国内外的研究概况,纤维素原料水解发酵制取燃料乙醇的生产工艺,重点介绍了水解液的脱毒,发酵有关的微生物,菌种选育和几种典型的发酵工艺;对发酵乙醇的几种典型微生物如酿酒酵母、管囊酵母、树干毕赤酵母、休哈塔假丝酵母和运动单胞菌等进行了介绍,并对当今存在的问题进行了分析和展望.     

制约纤维素乙醇的技术难点及其研究进展

从原料预处理技术、纤维素酶技术、水解发酵工艺以及原料的综合利用技术等几个方面,对制约木质纤维素乙醇的技术难点进行了分析与讨论。     

木质纤维素稀水解液脱毒研究进展

稀酸水解作为一种广泛使用的木质纤维原料的预处殚方法,已在生产中得到广泛应用,但由于木质纤维素经稀酸水解预处理后,水解液中会产生大量的对发酵有毒的物质如乙酸、糠醛、酚类物质等,从而影响进一步发酵.主要综述了木质纤维素稀酸水解的原理、发酵抑制物的产生及种类、发酵抑制物抑制发酵的原因及发酵液中发酵抑制物的脱毒方法进行了综述,并对脱毒发展前景做了展望.     

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.     

椰壳酸水解制备木糖的反应动力学

本文研究了椰壳经酸水解制备木糖的反应温度、反应时间和酸浓度对水解液中木糖浓度的影响,探讨了椰壳酸水解反应的机理,建立了木聚糖降解与木糖分解的均相不可逆连串水解反应动力学模型,求出了反应活化能Ea,木糖生成与分解反应速率常数k_1、k₂,建立了k₁ 与酸浓度C和反应温度T的关系式,分析了提高k₁与k₁/k₂比值的酸水解条件,其规律可供实现工业化生产借鉴。     

醋酸水解玉米芯中木聚糖的动力学

利用醋酸作为催化剂水解玉米芯中半纤维素来制备还原糖,测定了温度在160-200℃、固液质量比为1∶15、搅拌速度为500 r/min下,不同水解时间水解液中还原糖的收率以及副产物糠醛的收率.利用半纤维素高温液态水的Garrote模型拟合还原糖生成过程.实验表明,该模型能够较好地描述还原糖生成过程以及副产物糠醛的产生过程...     

Reaction mechanisms and kinetics of xylo‐oligosaccharide hydrolysis by dicarboxylic acids

Hydrothermal pretreatment of lignocellulosic materials generates a liquid stream rich in pentose sugar oligomers. Cost‐effective hydrolysis and utilization of these soluble sugar oligomers is an integral process of biofuel production. We report integrated rate equations for hydrolysis of xylo‐oligomers derived from pretreated hardwood by dicarboxylic maleic and oxalic acids. The highest xylose yield observed with dicarboxylic acids was 96%, and compared to sulfuric acid, was 5–15% higher with less xylose degradation. Dicarboxylic acids showed an inverse correlation between xylose degradation rates and acid loadings unlike sulfuric acid for which less acid results in less xylose degradation to aldehydes and humic substances. A combination of high acid and low‐temperature leads to xylose yield improvement. Hydrolysis time course data at three different acid concentrations and three temperatures between 140 and 180°C were used to develop a reaction model for the hydrolysis of xylo‐oligosaccharides to xylose by dicarboxylic acids. © 2012 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 59: 188–199, 2013     

丙二烯基二氯氧膦水解反应及宏观动力学

提出了反应步骤,通过实验确定了丙二烯基二氯氧膦水解反应控制机制,采用积分反应器研究了水解反应动力学行为,确定了独立反应数及独立反应,建立了幂函数型动力学模型,经过数学变换,利用MATLAB软件中的regress函数程序进行了参数估计和F统计检验,验证了其合理性,获得了丙二烯基二氯氧膦水解宏观动力学模型。     

木质纤维素新型预处理与顽抗特性

木质纤维素是地球上最丰富的可再生生物质资源,其中纤维类多糖的酶催化降解是木质纤维素生物精炼的关键环节之一。对木质纤维素进行预处理,破坏底物的顽抗特性,是实现木质纤维素高效酶解糖化的必要途径。为此,各国学者围绕预处理技术开发以及底物顽抗特性开展了大量研究,本文对近几年来在这两方面取得的最新成果进行了综述和分析。在预处理方面,重点介绍了组合预处理、低温预处理、绿色溶剂与电化学预处理4类新型预处理技术,并对预处理效果与技术优势进行了评价;在底物顽抗特性方面,综述了木质素、结晶度、酶可及度等不同顽抗特性对纤维素酶解的影响规律,重点总结了近年来顽抗特性研究方面的新方法、新认识与新理解。上述研究成果有助于了解当前木质纤维素预处理研究的导向以及明确制约纤维素酶解的关键因素,为设计和筛选适宜的预处理方式、深刻理解纤维素酶解机制提供基础和指导。     

常温下ABR反应器处理低浓度有机废水降解动力学

本文研究了折流板厌氧反应器（ABR）在常温下处理低浓度有机废水有机污染物降解动力学方面的问题。根据对ABR反应器有机污染物降解动力学模型的研究,得出ABR处理效率与水力停留时间（HRT）、污泥浓度、分格数（m）及温度有关。小试采用葡萄糖配制的模拟生活污水进行试验,求得不同温度下减速增长的速度常数K₂值。由Arrhenius公式求得了活化能E值1.92×104 J.mol^-1,这表明本试验中温度对K₂值影响不大,从而在理论上说明在温度较低时ABR反应器仍有较好处理效果的原因。     

Modeling and optimization of dilute nitric acid hydrolysis on corn stover

BACKGROUND: Because of its high cost, nitric acid has not been widely employed as the catalyst for hydrolysis of lignocellulosic biomass to obtain fermentable sugars. However, recently more and more research results have reported that nitric acid was more effective than other acids for the hydrolysis of lignocellulose. Therefore, it is necessary to find an optimum condition for nitric acid pretreatment and a means of reducing the cost. RESULTS: In this work, low concentrations of nitric acid and short reaction times were considered to optimize the pretreatment process. The kinetic parameters of models to predict the concentrations of xylose, glucose, arabinose, acetic acid and furfural in the hydrolysates were obtained. Applying the kinetic models, the optimum conditions were: 150 °C, 0.6% HNO₃ and 1 min, which yielded a solution containing up to 22.01 g L^?1 xylose, 1.91 g L^?1 glucose, 2.90 g L^?1 arabinose, 2.42 g L^?1 acetic acid and 0.21 g L^?1 furfural, which were consistent with the predicted values. The influence of temperature was also studied using the Arrhenius equation. CONCLUSIONS: A combination of experimental data and model analysis suggested that 96% xylose yield can be achieved by using low concentration nitric acid for a short reaction time, which could greatly reduce the pretreatment cost. Therefore, dilute nitric acid could be considered a good choice for the hydrolysis of corn stover. Copyright © 2010 Society of Chemical Industry     

微波辅助棉花秸秆稀酸水解糖化工艺研究

采用微波辅助稀酸法对棉花秸秆进行水解糖化。探索了微波辐射温度、微波辐射时间、料液比及硫酸浓度对秸秆水解糖化效果的影响。结果表明,微波辅助棉花秸秆稀酸水解糖化的最佳糖化工艺条件为:微波辐射温度80℃,微波辐射时间50min,料液比1∶16g/mL,硫酸浓度3.0%。各影响因素对还原糖收率的影响顺序为:料液比微波辐射温度硫酸浓度微波辐射时间。在最佳糖化工艺条件下,还原糖收率为3.17%。     

Kinetics of the peracetic acid decomposition: Part II: pH effect and alkaline hydrolysis

The effect of pH on the decomposition of peracetic acid in an aqueous solution was studied. It was found that three potential reactions, namely i) the spontaneous decomposition, ii) the hydrolysis and iii) the transition metal catalysed decomposition, are responsible for the consumption of peracetic acid. The spontaneous decomposition reaches its maximum at pH 8.2, while both the hydrolysis and metal ion catalysed decomposition increase as the pH increases. At pH 10.5 and higher, the hydrolysis becomes dominant when the metal ion catalysed decomposition is minimized by the addition of DTMPA. The kinetics of the peracetic acid hydrolysis was developed, which can very well predict the development of peracetic acid and hydrogen peroxide during the decomposition reaction.     

木质纤维素转化为燃料乙醇的研究进展

以木质纤维素为原料生产燃料乙醇的生物转化方法包括预处理、酶水解和发酵过程,对这些过程中的技术进展以及解决现存问题的方法进行了评述。氨法爆破技术是较好的预处理方法,超声波、微波处理等新技术有助于改善酶水解。阐述了酶水解机理、纤维素酶的生产以及酶水解过程的优化方法。指出固定化酶糖化发酵技术在生物转化木质纤维原料技术中的前景广阔;选择合适的发酵方法,优化发酵过程,以及解决抑制问题对于提高乙醇产率尤为重要;利用基因重组技术构建旨在发酵混合糖的重组菌对于生产生物乙醇具有里程碑意义。