浓盐酸预处理木质纤维素资料
木质纤维素预处理技术研究进展
木质纤维素预处理技术研究进展朱跃钊1,卢定强2,万红贵2,贾红华2Ξ(1 南京工业大学 机械与动力工程学院,南京 210009;2 南京工业大学 制药与生命科学学院,南京 210009)摘 要:详细评述了木质纤维素的预处理工艺研究进展,特别是浓酸低温水解-酸回收工艺、稀酸二阶段水解工艺、金属离子在稀酸水解过程中的助催化作用以及水蒸汽爆裂、氨纤维爆裂、C O 2爆裂、酶催化水解等方法的研究进展情况。
木质纤维素原料预处理技术发展为发酵生产乙醇技术的研究开发奠定了坚实基础。
关键词:木质纤维素;乙醇;水解;发酵中图分类号: Q539+13 文献标识码:A 文章编号:167223678(2004)0420011206Progresses on treatment of lignocellulosic materialZHU Y ue 2zhao 1,LU Ding 2qiang 2,WAN H ong 2gui 2,J I A H ong 2hua 2(1 C ollege of Mechanical and P ower Engineering ,Nanjing University of T echnology ,Nanjing 210009,China ;2 C ollege of Life Science and Pharmacy ,Nanjing University of T echnology ,Nanjing 210009,China)Abstract :Progress of study on technology of pre 2treatment of lignocellulose is reviewed in this paper.With the exhaustion of oil and rising price of oil ,studies on ethanol production from lignocellulosic material were attra 2tive 1Cellulose and hemicellulose in lignocellulosic material can be converted to sugar via s ome suitable treat 2ments ,and then can be used in the production of ethanol by fermentation further 1The progresses on technology of pre 2treatment of lignocellulosic material were reviewed and commented ,especially the hydrolysis processes via concentrated acid ,tw o 2stage diluted acid ,and catalysis of metal ion in diluted acid 1Several different pre 2treatment methods for cellulase hydrolysis ,such as steam explosion ,aminonia fiber explosion ,C O 2explosion ,acid treatment and enzymatic hydrolysis method ,were reviewed 1The advanced pre 2treatments of lignocellulosic material has laid a concrete basis for ethanol production at a large commercial scale 1K ey w ords :lignocellulose ;ethanol ;hydrolysis ;fermentation 随着现代工业的发展和世界人口的激增,能源危机日趋加剧。
《不同木质纤维素类生物质的预处理条件及酶解糖化研究》范文
《不同木质纤维素类生物质的预处理条件及酶解糖化研究》篇一一、引言随着全球能源需求的增长和环境污染问题的日益突出，寻找可持续替代能源成为了科学家们研究的重点。
其中，木质纤维素类生物质作为重要的可再生资源，被认为是一种极具潜力的替代能源。
通过对不同木质纤维素类生物质进行预处理和酶解糖化研究，可以有效地将其转化为生物能源，如生物乙醇等。
本文将详细介绍不同木质纤维素类生物质的预处理条件以及酶解糖化的研究进展。
二、不同木质纤维素类生物质的预处理条件预处理是木质纤维素生物质转化为生物能源的关键步骤之一。
预处理的目的是破坏生物质的复杂结构，提高其酶解效率。
不同木质纤维素类生物质的预处理条件因生物质种类、组成及结构等因素而异。
1. 农业残余物农业残余物如秸秆、稻草等，通常采用物理、化学或物理化学相结合的方法进行预处理。
物理方法主要包括粉碎、热解等，可以降低纤维素的结晶度，提高酶解效率。
化学方法则包括酸、碱或氧化剂处理等，可以破坏木质素的交联结构，释放出纤维素和半纤维素。
2. 林业残余物林业残余物如木屑、树皮等，其预处理方法与农业残余物类似。
此外，还可以采用蒸汽爆破法、氨纤维膨胀法等方法进行预处理。
这些方法可以有效地破坏木质纤维素的紧密结构，提高其酶解效率。
3. 能源作物能源作物如柳枝稷、switchgrass 等，其纤维结构较为松散，预处理相对容易。
通常采用稀酸或稀碱处理，结合机械粉碎等方法，进一步提高其酶解效率。
三、酶解糖化研究酶解糖化是将预处理后的木质纤维素生物质转化为单糖（如葡萄糖、木糖等）的过程。
这一过程需要使用纤维素酶、半纤维素酶等酶制剂。
1. 酶的选择与搭配不同的酶制剂对不同生物质的酶解效果有所差异。
因此，需要根据生物质的种类和组成，选择合适的酶制剂并进行搭配。
此外，还需要考虑酶的用量、酶解时间等因素，以获得最佳的酶解效果。
2. 酶解条件优化酶解条件如温度、pH 值、反应时间等对酶解效果具有重要影响。
木质纤维素化学方法预处理
木质纤维素化学方法预处理木质纤维素是一种重要的生物质资源，具有丰富的可再生特性和广泛的应用前景。
然而，由于其独特的结构和复杂的化学成分，木质纤维素在直接利用前需要进行预处理，以提高其可转化性和降低生产成本。
在本文中，我们将介绍常见的木质纤维素化学方法预处理技术，并讨论其优点和应用领域。
木质纤维素主要由纤维素、半纤维素和木质素组成。
纤维素是最主要的组分，占据了40%至50%的木质纤维素总质量。
半纤维素和木质素的含量较低，但对木质纤维素的结构和特性有着重要的影响。
因此，木质纤维素的化学方法预处理通常包括对纤维素、半纤维素和木质素进行分离和降解。
最常用的木质纤维素化学方法预处理技术之一是酸处理。
酸处理可以将纤维素酸解为可溶性纤维素和不溶性纤维素，从而降低木质纤维素的结晶度和分子量，提高其可转化性。
酸处理通常使用硫酸或盐酸作为催化剂，同时加热反应系统以促进反应进行。
酸处理的优点是操作简单、成本低廉，但其缺点是产生大量废水和酸性气体，对环境造成污染。
另一种常见的木质纤维素化学方法预处理技术是氧化处理。
氧化处理可以通过氧化剂的作用将木质纤维素部分降解为低聚糖和酚类化合物，从而降低木质纤维素的结晶度和分子量。
氧化处理通常使用过氧化氢、臭氧或高锰酸钾作为氧化剂，反应条件一般较温和。
氧化处理的优点是对环境友好，但其缺点是操作复杂、成本较高。
此外，还有其他木质纤维素化学方法预处理技术，如碱处理、酶处理和有机溶剂处理等。
碱处理可以将木质纤维素中的半纤维素部分水解为低聚糖，从而降低木质纤维素的结晶度和分子量。
酶处理可以利用纤维素酶或半纤维素酶将木质纤维素部分水解为可溶性纤维素和低聚糖，从而提高其可转化性。
有机溶剂处理可以利用有机溶剂将木质纤维素溶解或脱除，从而提高其可转化性。
这些木质纤维素化学方法预处理技术具有各自的优点和适用范围，可以根据具体情况选择合适的方法。
总之，木质纤维素化学方法预处理是提高木质纤维素可转化性和降低生产成本的重要步骤。
木材纤维解离实验报告(3篇)
一、实验目的1. 了解木材纤维的组成及结构。
2. 掌握木材纤维解离的原理和方法。
3. 通过实验验证不同处理方法对木材纤维解离效果的影响。
二、实验原理木材纤维是由纤维素、半纤维素和木质素组成的复合材料。
纤维素是木材的主要成分，具有良好的可加工性；半纤维素和木质素则起到粘合作用，使木材具有一定的强度和硬度。
木材纤维解离是将木材中的纤维素、半纤维素和木质素分离出来，以获取纤维素纤维。
本实验采用碱法、酸法、酶法三种方法进行木材纤维解离，通过比较不同方法对纤维解离效果的影响，为木材纤维的加工利用提供理论依据。
三、实验材料与仪器1. 实验材料- 木材：杨木- 化学试剂：氢氧化钠、盐酸、纤维素酶、硫酸铵、氢氧化钠溶液、盐酸溶液、纤维素酶溶液2. 实验仪器- 恒温水浴锅- 烘箱- 研钵- 粉碎机- 离心机- 电子天平- pH计四、实验步骤1. 样品制备将杨木粉碎成粉末，过60目筛，备用。
2. 碱法解离将杨木粉末与10%氢氧化钠溶液按质量比1:10混合，在恒温水浴锅中加热至90℃，保温2小时，然后离心分离，取上清液。
3. 酸法解离将杨木粉末与10%盐酸溶液按质量比1:10混合，在恒温水浴锅中加热至90℃，保温2小时，然后离心分离，取上清液。
4. 酶法解离将杨木粉末与纤维素酶溶液按质量比1:10混合，在恒温水浴锅中加热至50℃，保温2小时，然后离心分离，取上清液。
5. 纤维分离将分离得到的上清液与硫酸铵溶液按质量比1:1混合，静置沉淀，过滤，得到纤维素纤维。
6. 纤维含量测定将纤维素纤维在烘箱中烘干至恒重，称重，计算纤维含量。
五、实验结果与分析1. 碱法解离碱法解离效果较好，纤维含量较高，但溶液pH值较高，对设备有一定腐蚀性。
2. 酸法解离酸法解离效果较差，纤维含量较低，但溶液pH值较低，对设备腐蚀性较小。
3. 酶法解离酶法解离效果中等，纤维含量适中，溶液pH值接近中性，对设备腐蚀性较小。
1. 碱法、酸法、酶法均可用于木材纤维解离，但效果存在差异。
木质纤维素预处理技术
木质纤维素预处理技术单独某一种预处理方法并非对任何原料都有较好的效果。
目前的木质纤维素预处理方法有很多种，可分为物理法、化学法、物理化学法、分步组合法和生物法几大类。
1物理方法物理方法预处理主要是增大比表面积、孔径，降低纤维素的结晶度和聚合度。
常用的物理方法包括机械粉碎、机械挤出、高能辐射等[1]。
1.1机械粉碎机械粉碎即将物料切碎、碾磨处理成10～30mm或0.2～2mm的颗粒，比表面积增高，结晶度、聚合度降低，可及度增加，有利于提高基质浓度和酶解效率，但不能去除木质素及半纤维素。
粉碎分为干粉碎、湿粉碎，包括球磨、盘磨、辊磨、锤磨、胶体磨、机械挤出等，胶体磨适用湿物料，而球磨对干、湿物料都适合。
由于粒径与能耗相关，经济性不高，效果单一，故粉碎常与其他方法相互补充[2]。
研究表明，甘蔗渣、麦秆经球磨与盘磨粉碎后酶解率及乙醇得率均显著提高；经宽角X射线衍射分析，球磨主要通过降低结晶度改善酶解，而盘磨则主要依靠去纤维化。
机械挤出是一种应用前景良好的预处理新技术，处理效果受到设备尺寸及参数的影响。
物料通过挤出器时在热、混合和剪切作用下引起物理、化学性质的改变，依靠螺旋挤出转速及温度打破木质纤维结构，引发去纤维化、纤维化效应，缩短纤维长度，改善了酶对底物的可及性[1]。
1.2高能辐射高能辐射是用高能射线如电子射线、γ射线对原料进行预处理，可使纤维素聚合度下降，降解为小纤维片段、寡葡聚糖甚至纤维二糖，使结构松散，打破纤维素晶体结构，增加反应活性。
采用γ射线辐照处理秸秆，可使纤维素酶解转化率提高至88.7%。
KIM等[3]证明电子束照射确实能增加纤维素的酶解率：稻秆用80kGy、0.12mA、1MeV的电子束照射后酶解葡萄糖得率达52.1%，比直接酶解的22.6%增加近30%。
2化学方法2.1酸预处理酸法是研究得最早、最深入的化学预处理方法，分为低温浓酸法和高温稀酸法。
低温浓酸(如72%H2SO4、41%HCl、100%TFA)处理效果通常优于高温稀酸，能溶解大部分纤维素和半纤维素，但是其毒性、腐蚀性及危害大，需要特殊的防腐反应器，酸回收难度较大，后期中和需消耗大量的碱，因此应用受到限制[2]。
木质纤维素的生物预处理工艺流程
木质纤维素的生物预处理工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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木质纤维素预处理方法
木质纤维素预处理方法
木质纤维素预处理方法
一、简介：
木质纤维素（Lignocellulose）是指以木质素和纤维素为主要组成的天然复合物，在工业上具有重要的经济价值，其中利用木质素和纤维素，可以生产食品、纸张、纤维，以及生物能源等。
但是，由于木质素和纤维素之间存在不可分解的结合，使得在发挥给物质的最大价值之前，需要对木质纤维素进行预处理。
二、预处理方法：
1、酸处理：即使用酸性条件，使木质素和纤维素失去结合，由于木质素比较稳定，所以以木质素的溶解速度最快。
酸的溶解作用不仅可以降低木质素和纤维素的结合，还可以使纤维素更容易被微生物降解。
2、碱处理：即使用碱性条件，使木质素和纤维素失去结合，碱处理的速度较慢，但是木质素的溶解速度较快。
碱处理的效果也可以使纤维素更容易被微生物降解。
3、酶处理：即使用多种酶，如淀粉酶、半乳糖酶等，对木质素进行处理，使木质素和纤维素失去结合，使纤维素更容易被微生物降解。
4、物理处理：通过物理方法打破木质素和纤维素的结合，如磨碎、挤压等，使木质素和纤维素更容易被微生物降解。
三、优缺点：
优点：
1、有助于木质素和纤维素之间的结合，使得木质纤维素更容易被微生物和化学反应降解；
2、可以分解木质素和可溶性糖分，增加木质素的可利用性；
3、有助于制备木质素类高分子物质，如纤维、纸张等；
4、提高纤维的分离可能性，提高产品利用价值。
缺点：
1、工艺复杂，需要耗费大量的能源和资源；
2、酸处理、碱处理或酶处理会导致毒素产生，污染环境；
3、物理处理可能会改变纤维的物理结构，影响其利用性。
木质纤维素生物质预处理技术的研究进展
用高速电子束辐射（80 kGy、0.12 mA、1 MeV）处理稻
Байду номын сангаас
草 秸 秆 ，处 理 后 用 纤 维 素 酶 酶 解 的 葡 萄 糖 得 率 达
52.1%。
2.1.3 微波处理 微波是一种新型节能、无温度梯度的
加热技术，能使纤维素的分子间氢键发生变化，能提高
纤维素的比表面积可及性，提高纤维素酶水解效率。
蒸汽爆破技术分为添加化学试剂和不添加化学试 剂 2 种。Ballesteros 等[14]对不同颗粒大小的禾本农业 废弃物基质通过汽爆处理后的酶解效果研究表明：基 质颗粒较大时（8~12 mm），处理后酶解效果较好，基质 较小时采用汽爆处理后酶解效果反而不理想。 Mielenz 等 研 [15] 究了用蒸汽爆破杨木时加入 NaOH，随 碱浓度的增加，木质素脱除率升高，最高可达 90%。 Linde 等[16]在蒸汽爆破处理前用 0.2% H2SO4 预浸处理 麦秆，分别在 190℃、200℃和 210℃条件下处理 2 min、 5 min 和 10 min。 结 果 表 明 ，在 190℃ 温 度 下 处 理 10 min，葡萄糖和木糖的得率最高。蒸汽爆破预处理 技术因其节能、无污染、酶解效率高和应用范围广，适 用于处理植物纤维原料的简单高效的处理方式，可用 于硬木、软木和农业废弃物等各种植物生物质。 2.2.2 SO2 蒸汽爆破 SO2 蒸汽爆破是在蒸汽爆破预处 理过程中添加 SO2 气体，旨在提高纤维素和半纤维素 的转化率和酶水解效率。Öhgren 等[17]研究了用 SO2爆 破法处理玉米秸秆，处理条件为 190°C，5 min，3% SO2 （按原料干重计算），处理后的玉米秸秆在酶解过程中 除了采用纤维素酶外，还添加了半纤维素酶，葡萄糖得 率 达 到 了 接 近 理 论 转 化 率 的 酶 解 效 率 ，木 糖 得 率 达 70%~74%。 2.2.3 氨纤维爆裂 氨纤维爆裂是指将木质纤维素生物 质置于高温高压状态的液态氨中，保持一定时间，然后
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X：吸光度
0.8Biblioteka Y：糖浓度0.6Y Axis Title
0.4
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0.0 0
B X Axis Title
浓盐酸预处理木质纤维素与 离子液体中预处理木质纤维素
报告人：于广益 时间：2013.9.26
DNS试剂配制与标准曲线的测定
将6.3克DNS和262ml 2mol/L氢氧化钠，加到500ml含有182克酒 石酸钾钠的热水溶液中，再加上5克重苯酚和5克亚硫酸钠，搅拌溶解， 冷却后加水定容到1000ml，即制成3,5-二硝基水杨酸试剂，贮于棕 色瓶中备用。
0
200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
X Axis Title
水性离子液体中酶解木质纤维素
秸秆 pH 离子液体
2.0015g
酶
5.613
水
15ml
1.0385g 130ml
时间 min 10 20 30 60 90
吸光度
0.209 0.376 0.386 0.612 0.815
分别取葡萄糖标准液（1mg/ml）0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0ml 于50 ml比色管管中，用蒸馏水补足至2.0ml, 分别准确加入DNS试 剂1.5ml，沸水浴加热5min，流水冷却，用水补足到25ml刻度。在 520nm波长下测定吸光度。
DNS试剂配制与标准曲线的测定
试样 取样 吸光度
水
1.0385g 110ml
时间 min 10
30
60
144 0
吸光度
0.004 0.056 0.058 0.497
得糖率
-0.59% 2.99% 3.12% 16.82%
Y Axis Title
B
0.18
###
0.16
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0.12
0.10
0.08
0.06
0.04
0.02
0.00
-0.02
-200
成纤维寡糖，纤维二糖和葡萄糖 活性：5万U/g（1min水解底物产生1ug葡萄糖的酶量为一个酶活
力单位） 反应条件：温度50℃，pH=4.8 加热方式：水浴
正常酶解木质纤维素
秸秆 pH
0.9836g
酶
5.013
水
1.0385g 50ml
时间 吸光度 min 10 0.204 20 0.376 30 0.406 60 0.628 90 0.875 150 0.497
DNS即二硝基水杨酸法是利用碱性条件下，二硝基水杨酸（DNS）与 还原糖发生氧化还原反应，生成3-氨基-5-硝基水杨酸，该产物在煮 沸条件下显棕红色，且在一定浓度范围内颜色深浅与还原糖含量成比 例关系的原理，用比色法测定还原糖含量的。因其显色的深浅只与糖 类游离出还原基团的数量有关，而对还原糖的种类没有选择性，故 DNS方法适合用在多糖（如纤维素、半纤维素和淀粉等）水解产生的 多种还原糖体系中。
X Axis Title
64h
75℃下浓盐酸预处理木质
时间·· 15mi 30mi 60mi 2h
n
n
n
取样 0.1ml
吸光度 0.954 1.020
得糖率 27.96% 29.92%
24h 48h 72h
0.152 4.14%
离子液体中预处理木质纤维素
制备离子液体[BMIM]Br,真空干燥后待用。 纤维素酶：由木霉代谢产生的固体粉末，能水解天然纤维素，生
得糖率 0.25
B ###
5.93%
0.20
Y Axis Title
10.97%
0.15
11.27%
0.10
18.10% 0.05
24.23%
0
20
40
60
80
100
X Axis Title
下阶段试验计划
：。。。。。。
时间 15mi 30mi 60mi 2h
n
n
n
24h 48h 64h
取样 0.1ml
吸光度 0.324 0.581 0.632 0.639 0.698 0.982 0.816
得糖率 9.25% 16.88% 18.39% 18.60% 20.35% 28.79% 26.5%
Y Axis Title
B ###
0.287887905 0.256
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0
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
X Axis Title
45℃下浓盐酸预处理木质
时间·· 15mi 30mi 60mi 2h
DNS试剂配制与标准曲线的测定 （补充）
波长
500nm
浓度
1.484
（0.8g/L）
浓度
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（0.4g/L）
510nm 1.235
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540nm 0.845
0.574
最终选取520-540nm作为测试波长
浓盐酸预处理木质
得糖率
5.78% 10.97% 11.88% 18.58% 26.04% 14.63%
Y Axis Title
B
###
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0.00 0
20
40
60
80 100 120 140 160
X Axis Title
离子液体中酶解纤维素
秸秆 pH
2.0015g
酶
5.613
n
n
n
24h 48h
取样 0.1ml
0.05 ml
吸光度 0.579 0.612 0.632 0.639 0.515
得糖率 16.82% 17.80% 24.90% 26.65% 30.01%
normal 45
0.30
0.25
Y Axis Title
0.20
0.15
0.10
0
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
原料：36%-38%浓盐酸100ml，秸秆（取自蒸汽爆破后）2g 反应容器：密闭锥形瓶 加热方式：水浴 参考文献：专利:HYDROLYSIS OF LIGNOCELLULOSE
MATERIALS WITH CONCENTRATED HYDROCHLORIC ACID--CA738946A
常温下浓盐酸预处理木质