甘蔗渣的综合利用

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1、循环经济工程技术研究系列之甘蔗渣的综合利用甘蔗渣的综合利用循环经济是人类应对资源瓶颈制约和环境污染挑战而提出的发展新理念和新的经济形态，其融合了生态学、清洁生产、产业共生及环境经济学等多学科理论，以资源的高效利用和循环利用为目标，以“减量化、再利用、资源化”为原则，实现物质闭路循环和能量梯次使用。目前，循环经济在甘蔗制糖产业已得到广泛的应用，如“甘蔗一制糖一滤泥一有机肥一甘蔗”、“甘蔗一制糖一糖蜜一酒精一废液一肥料一甘蔗”、“甘蔗一制糖一酒精一造纸一碱回收一水泥—碳酸钙一复合肥一甘蔗”等物质闭路循环及能量多级利用系统。废物资源化甘

2、蔗渣的组成干蔗渣主要成分分析：湿蔗渣主要成分分析：项目数值（%）备注全纤维素59以重量计木质素20以重量计多缩戊糖20以重量计灰分1以重量计1%NaOH抽出物35.95以重量计苯和醇抽出物4.23以重量计固定碳灰分挥发物水分7%1.5%42.5%49%甘蔗渣成分特点在适宜的营养(特别是氮素)、温度、湿度、通气量和pH值条件下，通过微生物的繁衍，使秸秆分解，把碳、氮、磷、钾和硫等分解矿化或形成为简单的有机物和腐殖质的过程。秸秆中纤维素、半纤维素占极大的比例，纤维素是葡萄糖的聚合物，由于结构特殊，因此有抵抗各种氧化剂的能力，只能被浓酸

3、水解。微生物和对纤维素的作用，完全取决于微生物的功能和分解条件。纤维素的分解分两个阶段。第一阶段是在微生物分泌的纤维素酶的作用下水解，生成纤维糊精、纤维二糖，在纤维二糖酶的作用下生成葡萄糖。第二阶段是水解产物的发酵过程。第二阶段好气微生物和厌气微生物的发酵产物有所不同。好气纤维分解菌能将纤维素完全分解，只产生CO2、一些粘液物质、色素和大量微生物细胞物质，30％～40％分解的纤维素可以转变成纤维素分解菌的细胞物质；嫌气性纤维分解菌则发酵成各种有机酸(醋酸、丙酸、丁酸、蚁酸、乳酸和琥珀酸等)、醇类、二氧化碳和氢气。木质素是复杂的植物

4、物质，是具有某些侧链的苯环结构，很难分解。一些细菌和高等真菌能把木质素的侧链及芳香环氧化，进而裂解木质素。在堆肥中有相当数量的木质素形成腐殖质，它是植物营养的储存库，也是土壤肥力的基础。半纤维素包括多种化合物，有多缩醣醛和多缩糖醛酸。在微生物的作用下，多糖水解成简单的单糖类(C6H12O6、C5H10O5)，多缩糖醛酸水解成糖醛酸或醣醛酸糖酸和糖的混合物。主要被真菌和细菌所分解。作物的秸秆的主要成份是纤维素、半纤维素和木质素。甘蔗渣中的纤维素纤维素（cellulose）是由葡萄糖组成的大分子多糖，是植物细胞壁的主要成分。半纤维素

5、(hemicellulose)：是由几种不同类型的单糖构成的异质多聚体，这些糖是五碳糖和六碳糖，包括木糖、阿伯糖、甘露糖和半乳糖等。它结合在纤维素微纤维的表面，并且相互连接，这些纤维构成了坚硬的细胞相互连接的网络。木质素（lignin）是有氧代苯丙醇或其衍生物结构单元的芳香性高聚物。形成纤维支架，具有强化木质纤维的作用。甘蔗渣中的纤维素纤维素（cellulose）是由葡萄糖组成的大分子多糖。不溶于水及一般有机溶剂。是植物细胞壁的主要成分。纤维素是自然界中分布最广、含量最多的一种多糖，占植物界碳含量的50%以上。纤维素大分子的基环

6、是D-葡萄糖以β-1，4糖苷键组成的大分子多糖，分子量约50000～2500000，相当于300～15000个葡萄糖基脱水葡萄糖，其分子式为：（C6H10O5）n。甘蔗渣中的纤维素纤维素在常温下，它是比较稳定的，这是因为纤维素分子之间存在氢键。不溶于水和乙醇、乙醚等有机溶剂，能溶于铜氨Cu(NH3）4（OH）2溶液和铜乙二胺[NH2CH2CH2NH2]Cu（OH）2溶液等。水可使纤维素发生有限溶胀，某些酸、碱和盐的水溶液可渗入纤维结晶区，产生无限溶胀，使纤维素溶解。纤维素加热到约150℃时不发生显著变化，超过这温度会由于脱水而逐渐

7、焦化。纤维素与较浓的无机酸起水解作用，反应时氧桥断裂，同时水分子加入，纤维素由长链分子变成短链分子，直至氧桥全部断裂，变成葡萄糖。纤维素与较浓的苛性碱溶液作用生成碱纤维素，与强氧化剂作用生成氧化纤维素。甘蔗渣中的纤维素纤维素是地球上最古老、最丰富的天然高分子，是取之不尽用之不竭的，人类最宝贵的天然可再生资源。纤维素化学与工业始于160多年前，是高分子化学诞生及发展时期的主要研究对象，纤维素及其衍生物的研究成果为高分子物理及化学学科的创立、发展和丰富作出了重大贡献。纤维素的主要生理作用是吸附大量水分，增加粪便量，促进肠蠕动，加快粪便

8、的排泄，使致癌物质在肠道内的停留时间缩短，对肠道的不良刺激减少，从而可以预防肠癌发生。甘蔗渣中的半纤维素半纤维素(hemicellulose)：指在植物细胞壁中与纤维素共生、可溶于碱溶液，遇酸后远较纤维素易于水解的那部分植物多糖。一种植物往往含有几