植物原料水解及水解液净化的研究

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1、分类号密级UDC学位论文植物原料水解及水解液净化的研究StudyonHydrolysisofPlantMaterialandRefiningHydrolysate刘天成指导教师姓名蒋剑春研究员申请学位级别硕士专业名称林产化学加工工程研究方向纤维素化学论文提交日期2009年5月论文答辩日期2009年6月学位授予日期2009年7月答辩委员会主席沈兆邦评阅人北京·中国林业科学研究院万方数据学位论文植物原料水解及水解液净化的研究学位论文作者刘天成指导教师姓名蒋剑春研究员指导小组成员卫民副研究员申请学位级别硕

2、士专业名称林产化学加工工程研究方向纤维素化学论文答辩日期2009年6月中国·北京万方数据DissertationfortheDegreeStudyonHydrolysisofPlantMaterialandRefiningHydrolysateCandidate:LiuTianchengSupervisor:Prof.JiangJianchunAssociateSupervisor:ViceResearcherWeiMinAcademicDegreeAppliedfor:MasterChemical

3、ProcessingSpeciality:EngineeringofForestProductsDateofDefence:June2009Degree-Conferring-Institution:ChineseAcademyofForestry万方数据万方数据摘要生物质能源开发利用是缓解当前能源危机与环境压力，建立可持续发展能源系统的有效措施。其中，生物质的水解技术可以将生物质转化为糖，并进一步发酵制取燃料酒精等液体燃料或者其它高附加值的化工原料。本文在综述了国内外生物质预处理工艺及酸水解工艺的

4、基础上，以杨木屑和玉米秸秆为原料，对其酸水解工艺以及水解液净化处理工艺进行了研究。研究的主要内容及结果归纳如下：研究了杨木屑浓硫酸水解工艺和稀硫酸水解工艺，考察了其影响因素：酸质量浓度、水解时间、水解温度、液固比对水解的影响。实验结果表明，当酸质量浓度70%，水解温度60℃，水解时间2h、液固比为10。糖转化率为96.4%。当水解温度200℃、硫酸质量浓度为2.5%时、水解时间为30min、液固比为10，此时水解得到糖的转化率为64.5%。对杨木屑通过对杨木屑浓酸水解动力学的研究，建立了纤维素原料浓

5、硫酸水解的动力模型。对杨木屑低温稀酸水解进行了研究，考察了水解温度、水解时间、二次水解时间对水解效果的影响。研究表明，最优水解条件为：温度95℃、时间0.5h。二次水解时间是2h，此时糖的转化率最高为61.9%。该方法具有降低硫酸用量，减少环境污染，降低生产成本等优点。对玉米秸秆的浓硫酸水解和稀硫酸水解进行了研究，玉米秸秆浓硫酸水解的最佳条件是：硫酸质量浓度为70%、水解温度为55℃、水解时间为2h。稀硫酸水解的最佳条件是：硫酸质量浓度为1%、水解温度为160℃、水解时间为60min。稀硫酸水解各因

6、素对水解影响的大小依次为：水解温度、水解时间、硫酸质量浓度。考察了温度对玉米秸秆纤维素和半纤维素水解的影响，研究结果表明，在水解温度为120℃时，主要进行半纤维素水解，其水解率为93.7%。纤维素水解率19.7%。玉米秸秆的稀酸水解可进行两步水解法第一阶段水解的温度为120℃，1%的H2SO4、水解时间为60min。第二阶段水解温度为160℃、水解时间为60min、硫酸质量浓度是1%、液固为10。测定两步水解总糖转化率为87.7%。对水解液的净化进行了系统的研究，考察了大孔吸附树脂、阴离子交换树脂、

7、阳离子交换树脂的性能。研究表明，大孔吸附树脂、阴离子交换树脂、阳离子交换树脂最佳I万方数据的工作床体积比依次为：25倍床体积、25倍床体积、45倍床体积。采用混合树脂床对水解液进行处理，其床体积比为1：1：2。通过净化处理后能除掉水解液中95~98%的盐类，70%~90%有机色体。关键词：杨木屑，玉米秸秆，水解，硫酸，净化II万方数据AbstractTheexploitandutilizationofbiomassenergyisaneffectivemethodforrelievingthepre

8、ssuresofenergycrisisandenvironmentalpollutioncellulosehydrolysistechnologywhichcanconvertbiomassenergytoreducingsugars，andwiththefermentationofreducingsugars，wecangetethanolandotherhighadd-valuechemicalmaterial.Inthisthesis,thetechnicso