冷等离子体对秸秆预处理的研究开题报告

1. 研究目的与意义

世界上的各种生物质资源，按传统方法主要分为三类：木质纤维素，作物籽粒（粮食果实）和甲壳素。

木质纤维素主要是指植物的根、茎、叶及果实的外壳，如硬木，软木以及农林副产物如玉米芯、甘蔗渣、秸秆、树皮、木屑等。

利用木质纤维素类生物质制备生物能源，不仅原料丰富，还可以废物利用，改善环境问题。

2. 国内外研究现状分析

国内外有关木质纤维素预处理的研究有很多，主要可以归纳为以下几种方法：物理方法、化学方法、生物方法和热方法等。

目前对纤维素的预处理有物理方法、化学方法、生物方法、热处理方法等1.1 物理方法包括机械磨碎、高能辐射、微波处理和高温分解等（1）机械预处理特点：可以降低木质纤维原料的粒径和结晶性，以增加比表面积，降低聚合度。

使用不同的研磨处理球磨、两辊研磨、锤磨、胶体磨）来改善木质纤维素原料的酶解效率。

3. 研究的基本内容与计划

（1）冷等离子体预处理技术对秸秆中木质素、纤维素结构和含量的影响研究采用双介质阻挡放电等离子装置和大气压辉光放电等离子装置两种设备产生的冷等离子体对原料进行预处理，研究处理后产物的主要成分的保留率（葡聚糖、聚木糖、聚阿拉伯糖-木糖、聚半乳糖-葡萄糖-甘露聚糖）、酸溶及酸不溶木质素含量等进行分析，研究电离介质、功率、频率、作用时间等因素对产物中木质素、半纤维素的结构与含量的影响条件，寻求提高冷等离子体预处理效率的有效方法，构建冷等离子体预处理反应动力学模型。

（2）冷等离子体预处理技术对木质素和半纤维素的分离机制研究采用高压液相色谱（HPLC）、气相色谱-质谱联用（GC-MS）和液相色谱-质谱联用（LC-MS）等技术手段分析在不同解离介质中冷等离子体处理条件下小分子降解产物（单糖、甲/乙酸、糠醛及其衍生物等）的组成及含量，阐明半纤维素和木质素组分在冷等离子体预处理过程中的分离机制。

4. 研究创新点

采用了等离子体作为预处理的方式，利用等离子体对木材改性是近年来发展的新技术。

等离子体被称为物质的第四态，是气体被电离的一种状态，由电子、离子、原子、分子、激发态物质或自由基等离子组成的集合体。

冷等离子体是一种重要的等离子体，在这种等离子体中，电子的热运动远比离子和中性粒子剧烈，体现为电子温度（可高达1104k）远大于离子和中性粒子温度（常温～500k）。