论文部分内容阅读
在我国,农业废弃物的有效利用对解决三农问题十分重要。我国是糠醛生产大国,而生物质废弃物糠醛渣的产量是非常巨大的。离子液体(Ionic Liquids,ILs)是一类是100℃下呈液态的盐,一般由有机阳离子和无机阴离子组成。离子液体对有机及无机化合物有良好的溶解性,是一种新型“绿色溶剂,所以,在生物质预处理上有良好的应用性。本论文采用离子液体预处理糠醛渣,结合在不同加热方式下预处理以及将离子液体和碱(碱／双氧水)联合预处理的方法,研究糠醛渣内各组分含量变化和酸解的还原糖产率,得到离子液体预处理工艺。本论文主要内容归纳如下：1.本实验运用单因素的方法,得到酸性水解未加预处理的糠醛渣原料的最佳条件为：1：40的固液比,2%的稀酸浓度,2h的反应时间,175℃,此时,未加预处理的糠醛渣原料的最大还原糖产率为20.15%。采用离子液体[Bmim]Cl预处理,得到最优条件为：反应时间30min,温度140℃,固液比1：9,在此条件下,[Bmim]Cl预处理糠醛渣原料的最大还原糖产率为37.72%。采用不同离子液体预处理,研究了离子液体结构对还原糖产率的影响,结果发现： Cl-比Br预处理效果要好,支链短的预处理效果好。2.采用离子液体[Bmim]Cl的不同加热方式预处理,得到超声条件下最优预处理条件是：时间30min,固液比为1：9,还原糖产率为40.4%。得到微波条件下最优预处理条件是：功率500w,温度80℃,酸解还原糖产率为43.2%。通过比较不同加热方式下最高产糖率,发现：微波下预处理效果>超声波下预处理效果>油浴下预处理效果。3.采用离子液体[Bmim]Cl和碱(碱／双氧水)联合预处理方法,得到如下结论：就单独的预处理方式来说,碱／双氧水的预处理效果最好,其次是氢氧化钠预处理,最后是离子液体[Bmim]Cl油浴下预处理。然而,三者皆比未加预处理有较大提高：联合预处理的效果都要好于单独预处理的情况,碱／双氧水和离子液体联合预处理效果较好,尤其是先氢氧化钠／双氧水后离子液体预处理的情况产率最高,产率为50.4%。在预处理顺序上,先碱(氢氧化钠／双氧水)接着离子液体预处理的效果比先离子液体接着碱(氢氧化钠／双氧水)预处理效果好。4.采用红外光谱(IR)、扫描电镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD)和组分分析对以上预处理的糠醛渣的形态结构,化学组成和物理特性的变化进行了分析,发现：预处理后,木质素的含量减少较大,说明预处理移除木质素,使得还原糖产率提高；预处理后的糠醛渣形貌呈现粗糙疏松、破碎和开裂分层较明显,并且其颗粒粒径减小,颗粒孔隙度增加。这种结构表明液体硫酸能够较容易接触糠醛渣内部,从而增加了水解糖的效率。