生物質(zhì)超低酸水解制取燃料乙醇的研究.pdf

1、以生物質(zhì)為原料生產(chǎn)燃料乙醇有著廣闊的市場前景，對解決日益緊迫的液體燃料短缺問題具有極其重要的意義。而這其中，高溫?zé)崴廪k纖維素結(jié)合超低濃度酸水解纖維素的二步水解工藝倍受關(guān)注。本文依托國家杰出青年科學(xué)基金“生物質(zhì)能源化綜合利J{j的機理性研究”，就生物質(zhì)兩步超低酸水解生產(chǎn)燃料乙醇進行了系統(tǒng)的試驗和理論研究，為生物質(zhì)水解與熱裂解的聯(lián)合利用打下基礎(chǔ)。 首先針對生物質(zhì)中能夠水解的兩大組分，以定量濾紙和木聚糖模擬纖維素和半纖維素，研究了

2、各自的水解行為，確定了高溫?zé)崴獍肜w維素和超低酸水解纖維素相結(jié)合的綠色工藝。在自行設(shè)計的生物質(zhì)水解試驗臺上，研究了酸濃度和停留時間等因素對半纖維素和纖維素水解的還原糖得率和原料轉(zhuǎn)化率的影響規(guī)律，確定了半纖維素和纖維素超低酸水解的較優(yōu)工況點。對白松、速生楊和玉米秸稈的兩步超低酸水解分別得到了39.3％、42.8％和23.8％的還原糖得率以及41.8％、57.89％和53.4％的原料轉(zhuǎn)化率。 以裝配KS－802糖柱的高效液相色譜配

3、合蒸發(fā)光散射檢測器確定了水解液中糖的種類，并對產(chǎn)物中低聚糖和單糖的含量做了對比分析。同時采用色質(zhì)聯(lián)機分析技術(shù)對液體產(chǎn)物中糖以外的副產(chǎn)物進行了深入分析，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物中主要成分為一些含甲基、乙基、甲氧基、羥基等官能團的酮類、醛類、醇類和酸類極性化合物。在用掃描電鏡對水解殘渣的形態(tài)分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合生物質(zhì)的組分分析和熱重分析等分析手段探討了纖維素、半纖維素和生物質(zhì)的超低酸水解機理。 在總結(jié)了國內(nèi)外生物質(zhì)水解模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)半纖維素和纖維

4、素的特點，分別以假一級均相反應(yīng)模型和非均相反應(yīng)模型模擬了試驗數(shù)據(jù)，得到了與實驗數(shù)據(jù)吻合較好的動力學(xué)反應(yīng)曲線，結(jié)合生物質(zhì)組分分析，應(yīng)用到木材類生物質(zhì)對模型進行驗證，發(fā)現(xiàn)白松的水解實驗數(shù)據(jù)能夠很好地和模型結(jié)果相符合。 基于速生楊較高的還原糖得率以及后續(xù)大規(guī)模利用的目的，本文選擇了釀酒酵母（S.2.699）和熱帶假絲酵母（C.2.637）分別對其第二步水解液和第一步水解液進行了發(fā)酵試驗，并考查了Ca（OH）<,2>中和、過中和、活性炭