CaO2-Fe2+體系預(yù)處理對(duì)生物質(zhì)特性及其酶解產(chǎn)糖作用的研究.pdf

1、近年來(lái)，為有效解決能源危機(jī)，開發(fā)可再生能源代替不可再生能源已經(jīng)成為全球研究的熱點(diǎn)之一。生物乙醇作為可再生的生物質(zhì)能源，因原料廣、成本低等特點(diǎn)，受到能源研究者的廣泛關(guān)注。生物質(zhì)作為制造生物乙醇的重要原料，因其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故此在使用過(guò)程中首先需要對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理才能保證后續(xù)高效利用?，F(xiàn)今預(yù)處理的手段多種多樣，F(xiàn)enton體系可以有效預(yù)處理生物質(zhì)，使其中的纖維素更易于轉(zhuǎn)變?yōu)橐掖?，但H2O2是一種不穩(wěn)定的強(qiáng)氧化劑，在作用于生物質(zhì)的同時(shí)過(guò)度發(fā)生自身分

2、解，使之作用效率下降。使用CaO2代替H2O2形成CaO2非均相類Fenton體系處理生物質(zhì)，不僅可以破壞生物質(zhì)固有結(jié)構(gòu)，還可以改變生物質(zhì)化學(xué)組分，改變結(jié)晶度，提高酶可及性，提高酶解作用效果。
　　本文選取鳳眼蓮、甘蔗渣、空心蓮子草和棉桿4種生物質(zhì)原料，使用CaO2/Fe2+體系進(jìn)行預(yù)處理，以4種生物質(zhì)原料作對(duì)照，分別進(jìn)行CaO2/Fe2+摩爾比、預(yù)處理時(shí)間和溫度單因素實(shí)驗(yàn)，通過(guò)酶解還原糖產(chǎn)量、糖轉(zhuǎn)化率和組成成分的變化，篩選出最優(yōu)

3、化的預(yù)處理?xiàng)l件，并在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，設(shè)置3因素4水平的正交實(shí)驗(yàn)對(duì)4種生物質(zhì)樣品進(jìn)行預(yù)處理，使用統(tǒng)計(jì)分析優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案，最終測(cè)定在單因素最優(yōu)預(yù)處理?xiàng)l件下和正交實(shí)驗(yàn)最優(yōu)預(yù)處理?xiàng)l件下對(duì)生物質(zhì)樣品的官能團(tuán)變化和結(jié)晶度變化的影響。主要得出如下結(jié)果:
　　(1)CaO2/Fe2+體系預(yù)處理生物質(zhì)可以破壞生物質(zhì)組成成分以及結(jié)構(gòu)，有效提高酶解產(chǎn)糖效果。其中單因素實(shí)驗(yàn)下，鳳眼蓮、甘蔗渣、空心蓮子草和棉桿的預(yù)處理最優(yōu)化預(yù)處理?xiàng)l件分別為CaO2/Fe

4、2+摩爾比8∶1，溫度35℃，預(yù)處理72h;CaO2/Fe2+摩爾比4∶1，溫度45℃，預(yù)處理時(shí)間96h;CaO2/Fe2+摩爾比4∶1，溫度25℃，預(yù)處理72h和CaO2/Fe2+摩爾比8∶1，溫度為35℃，預(yù)處理72h。在最優(yōu)預(yù)處理?xiàng)l件下，鳳眼蓮、甘蔗渣、空心蓮子草和棉桿4種生物質(zhì)樣品的還原糖產(chǎn)量分別可以達(dá)到對(duì)應(yīng)原料還原糖產(chǎn)量的43倍、15倍、3倍和45倍，而基于原料的還原糖轉(zhuǎn)化率分別可以達(dá)到原料的17倍、9倍、2倍和44倍。

5、>　　(2)正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，4種生物質(zhì)樣品的影響因素中CaO2/Fe2+摩爾比為主要影響因素，預(yù)處理時(shí)間和溫度為次要影響因素。同時(shí)正交實(shí)驗(yàn)的最優(yōu)預(yù)處理?xiàng)l件與單因素實(shí)驗(yàn)中的最優(yōu)預(yù)處理?xiàng)l件不一致，這表明生物質(zhì)在預(yù)處理過(guò)程中單因素實(shí)驗(yàn)不具有全面性。
　　(3)CaO2/Fe2+體系預(yù)處理不僅能夠通過(guò)破壞生物質(zhì)結(jié)晶區(qū)和無(wú)定形區(qū)結(jié)構(gòu)，改變生物質(zhì)相對(duì)結(jié)晶度指數(shù)，同時(shí)，結(jié)晶度指數(shù)的變化主要與生物質(zhì)結(jié)晶區(qū)和無(wú)定形區(qū)的去除程度有關(guān)。該體系也可以破