微波辅助氢氧化钠对木浆纤维素的预处理研究开题报告

 2021-08-08 10:46:13

1. 研究目的与意义

21世纪,随着能源危机的日益严重和可持续发展的提出,储存量丰富的可再生纤维素资源成为可被人类利用的理想绿色资源。

充分有效地利用天然植物纤维资源,开拓纤维素在新技术、新材料和新能源方面的应用成为国内外科学家竞相开展的研究课题。

我国大麻资源十分丰富,产量占世界总产量的1/3左右,居世界第一位[1]

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2. 国内外研究现状分析

目前,纤维素原料的预处理方法很多,可分为物理法、化学法、物理化学相结合法及生物法等。

常见的物理法预处理技术有机械粉碎法、液态热水法、微波和超声波处理、冷冻粉碎、 射线处理等,该类方法处理纤维素工艺简单,环境污染小,但需要较高的能量和动力. 纤维素的化学法预处理技术主要是利用酸、碱、有机溶剂作为物料的预处理剂,破坏纤维素的结晶结构,打破木质素与纤维素的连接,同时也可使半纤维素溶解。蒸气爆破法是典型的物理和化学相结合方法。该方法最初用于制浆,由mason于1927年首先提出,现已成为国内外研究较多的预处理方法。生物法预处理纤维素原料是一个生物降解过程,常用的有真菌(白腐菌、褐腐菌、软腐菌)、基因工程菌和酶类(多酚氧化酶、漆酶、过氧化氢生成酶、苯醌还原酶)等。目前研究最多的是白腐菌,其能够有效地和有选择性地降解植物纤维原料中的木质素。生物法预处理是在常温、常压和中性ph值条件下进行的,降解的最终产物是二氧化碳和水,具有能耗低、无污染、条件温和的特点。缺点是处理周期长、效率低,目前不适用于商业化生产。

纤维素是地球上数量最大的可再生资源。当前纤维素燃料乙醇的生产在技术上已经可以实现,制备工艺日趋成熟,但在全世界范围内却仍未能大规模工业化生产,预处理工艺成本太高(总成本的60%左右)是其关键的技术经济障碍。植物纤维原料具有木质纤维复合物的结构,难以直接水解和发酵,因此在水解之前对天然植物纤维原料进行适当的预处理,以破坏植物纤维原料的天然木质纤维复合体结构,降低纤维的结晶度或直接去除原料中的木质素,以分离出结构疏松或游离的纤维素、半纤维素及其降解物,从而增加纤维的酶可及度。目前有关纤维素原料的各种预处理方法很多,但仍然缺乏简单廉价的预处理手段。

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3. 研究的基本内容与计划

在一定的温度下,采用NaOH处理木浆纤维素,并采用微波辅助,通过检测处理后纤维素的聚合度、R值、X射线衍射等考察处理的效果。

4. 研究创新点

在传统的用NaOH处理木浆纤维素方法的基础上,采用微波进行辅助处理。

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