离子液体溶解及酶降解纤维动力学初探

论文摘要

目前,世界范围内能源需求不断增长,石油作为最重要的能源却是不可再生的。在未来的50年,石油产品将急剧下降,由于化石类燃料缺乏,全世界范围内兴起了纤维素转化为燃料乙醇的研究热潮。纤维素衍生物,如纤维素酯和纤维素醚目前都是非常重要的商业材料,更重要的是,这些纤维素可以通过纤维素酶降解生成葡萄糖,并通过发酵工艺生产乙醇,但是,由于纤维素分子内存在分子间氢键超分子结构,在水中和大部分有机溶剂中都无法溶解,所以,提高纤维素的降解和转换效率成为近年来各国研究的重点课题。本文初步研究了棉花纤维在离子液体体系中溶解动力学,主要采用傅立叶变换红外光谱技术确定棉花纤维在一系列的温度溶解过程结晶度变化,以此来确定溶解速率常数和活化参数。红外光谱表明,离子液体对纤维素的溶解属于直接溶解,而不发生其它的衍生化反应;棉花纤维在离子液体中的溶解是一吸热过程,但所测试的表观溶解熵是个减少的过程。羧甲基纤维素钠(CMC)的酶解动力学研究结果表明,酶解初速率与酶浓度的关系符合米氏方程。而棉花纤维素的酶解动力学研究结果表明,纤维素酶吸附符合Langmuir吸附方程,酶解反应速率与纤维素酶的吸附量不呈正比;结晶纤维素与可溶性纤维素的酶解历程可能是相同的吸附一酶解过程。可溶性纤维素的酶解速率大于结晶纤维素的酶解速率。离子液体能有效的溶解棉花纤维,破坏纤维素分子内及分子间的氢键,增大了比表面积,有利于纤维的糖化过程,最大吸附量及吸附常数分别是处理前的1.65倍、1.49倍。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 生物质水解制取燃料乙醇的意义
• 1.2 国内外生物质能利用现状及发展趋势
• 1.2.1 国外生物质能利用现状及发展趋势
• 1.2.2 我国生物质能利用现状及发展趋势
• 1.3 纤维素的组成与结构特点
• 1.4 传统纤维素溶剂体系
• 1.4.1 水体系纤维素溶剂
• 1.4.2 非水体系纤维素溶剂
• 1.4.3 传统纤维素溶剂体系存在的不足和面临的问题
• 1.5 离子液体（Room Temperature Ionic Liquid）研究现状
• 1.5.1 离子液体组成及特点
• 1.5.2 离子液体应用领域
• 1.5.3 离子液体的展望
• 1.6 本课题的研究内容及展望
• 第二章 离子液体溶解棉花纤维动力学试验
• 2.1 引言
• 2.2 材料和方法
• 2.2.1 实验材料
• 2.2.2 实验方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 离子液体表征
• 2.3.2 再生纤维红外光谱特征
• 2.3.3 离子液体溶解纤维动力学试验
• 2.3.4 离子液体溶解棉花纤维影响因素
• 2.4 本章小结
• 第三章 纤维素酶解过程试验
• 3.1 引言
• 3.2 材料与方法
• 3.2.1 试验材料
• 3.2.2 DNS 法测定酶活力原理及步骤
• 3.2.3 CMC 酶解动力学试验
• 3.2.4 棉纤吸附酶解动力学试验
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 标准曲线
• 3.3.2 CMC 酶解动力学及酶浓度与酶解速率的关系
• 3.3.3 棉纤吸附纤维素酶动力学
• 3.3.4 可溶性纤维素与棉纤酶解比较
• 3.4 本章小结
• 第四章 结论
• 参考文献
• 发表论文
• 致谢