稻草纤维素降解及微晶纤维素的制备研究

论文摘要

能源危机和环境问题是目前人类社会发展要解决的主要问题,随着世界人口的增加和工业化程度的提高,能源消耗逐步增加,而全球的化石燃料逐渐减少。与此同时,大量的纤维素物质如秸秆、草等又被作为废弃物或是直接作为燃料被利用,不仅浪费了能源,而且又造成了新的污染。然而利用这些废弃物为原料制取生物质能源可以缓解未来一些因化石原料短缺所带来的能源问题,目前已是世界各国开发利用生物质的一个重要方向。在稻草纤维素的稀酸降解中,催化剂在反应中起很大作用;反应温度、压力、亚磷酸浓度都有个最优值,即温度在100℃～150℃之间,而压力则在2.5MPa以上,但并不是越大越好;由于酸浓度越大,对纤维素断键能力越强,所以其浓度的选取可视生产要求而定。纤维素的浓酸降解试验中,其最佳水解条件是:硫酸质量分数65%,液固比(mL/g) 8: 1,反应时间2h,温度40℃,此时还原糖的收率为66.75%。此外,还探讨了微波酸解法降解稻草纤维制备微晶纤维素(MCC)的可行性。结果表明,利用微波酸解时最佳反应条件为:盐酸浓度6%,反应时间10min,微波功率231W,液固比(mL/g)20: 1。此时,水解能耗仅为常规加热方法的23.1%,产品得率为87%,平均聚合度183,结晶度88.8%。通过产物表征可以得出,微波酸解法可以破坏稻草纤维中的非晶区结构,提高结晶度,降低分子聚合度,但不改变纤维分子的基本组成。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 稻草秸秆的组成
• 1.3 研究现状
• 1.4 研究内容
• 1.5 研究目标
• 2 实验部分
• 2.1 实验材料
• 2.2 实验仪器
• 2.3 稻草的预处理方法
• 2.4 稻草纤维素的稀酸水解方法
• 2.5 稻草纤维素的浓酸水解方法
• 2.6 稻草微晶纤维素的制备方法
• 2.7 分析测定方法
• 3 实验结果与讨论
• 3.1 稀酸水解条件及结果的分析
• 3.2 稀酸水解小结
• 3.3 浓酸水解条件及结果的分析
• 3.4 浓酸水解小结
• 3.5 MCC 制备条件的优化
• 3.6 超声波对MCC 结构的影响
• 3.7 MCC 制备小结
• 4 结论与展望
• 4.1 结论
• 4.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间发表学术论文目录