蘆葦亞臨界水熱自催化及多種有機酸協(xié)同催化預處理工藝.pdf

1、我國現有14個蘆葦主產區(qū)，蘆葦年總產量約4550萬噸。蘆葦是濕地植物，對河流、湖泊的水質凈化起到重要作用，但收獲的蘆葦若處理不當，會對周圍環(huán)境造成污染。蘆葦中纖維素、半纖維素的含量分別高達40％、30%以上，是一種優(yōu)良的生物質原料。近年來，隨著纖維素乙醇酶解等關鍵技術的突破，利用各種廉價易得的纖維素原料生產乙醇的技術越來越受到關注。本文以富含纖維素和半纖維素的蘆葦為原料，提出了蘆葦亞臨界水熱自催化及多種有機酸協(xié)同催化預處理工藝，在有效提

2、高蘆葦生物利用效率的同時，解決纖維素原料制備生物乙醇過程需要外加酸或堿，廢液生化處理困難等行業(yè)難題。
　　首先，本論文探究了蘆葦亞臨界水熱自催化預處理工藝，通過將蘆葦水熱預處理液多次循環(huán)回用，實現預處理液中自產酸的累積，強化了自催化效果，降低了反應溫度，縮短了反應時間，減緩了還原糖二次降解。通過實驗得出了蘆葦亞臨界水熱自催化適宜的工藝條件：反應溫度200℃、反應時間60 min、溶劑混酸濃度1.159 wt%，對應五碳糖收率71.

3、02%，纖維素損失率及副產物乳酸、醋酸、糠醛、HMF的生成量也在較低范圍，是一種綠色、環(huán)保、節(jié)能的木質纖維素預處理工藝。
　　首次探究了多種有機酸在催化蘆葦降解產生五碳糖過程中的協(xié)同作用?？疾炝藛我淮姿?、單一乳酸及多酸（醋酸和乳酸按不同比例混合）對五碳糖收率、葡萄糖收率，以及糠醛、HMF等副產物生成量的影響，確定了多酸協(xié)同催化適宜的條件區(qū)域。并采用中心組合設計方法，建立了多因子優(yōu)化模型，得到了蘆葦原料多酸協(xié)同催化制備五碳糖工藝優(yōu)化

4、條件：乳酸濃度1.29 wt%，醋酸濃度1.71 wt%，溫度197℃，時間67 min，得到五碳糖收率為93.83%。實驗結果還表明：多酸協(xié)同催化能有效提高五碳糖收率，并抑制糠醛、HMF等抑制物的生成，是一種較理想的預處理工藝。
　　發(fā)現了蘆葦預處理過程中乳酸的產生，并關注了由于含酸預處理液回用，引起累積的乳酸與其他自產酸產生的協(xié)同催化作用。首次提出了由木糖降解生成乳酸的途徑及機理，并通過不同催化條件下木糖分解反應實驗研究，獲得