磺化木质素对不同预处理杨木浆料酶吸附的影响开题报告

 2021-08-08 22:10:37

1. 研究目的与意义

如今世界面临着严重的能源危机,寻找可替代的再生资源迫在眉睫。生物乙醇作为一种可再生能源,利用可再生的木质纤维原料生物质,使其通过预处理和酶水解把高聚糖转化成各种单糖,再经过发酵、浓缩成燃料乙醇对解决能源问题具有重要的意义。

磺化木质素是经过磺化改性的木质素,具有良好的溶解性能和一定的表面活性,有研究表明,在酶解过程中加入一定量的磺化木质素,不仅可以有效提高酶解效率缩短保留时间,同时减少酶用量降低木质纤维原料生产生物能源酶水解成本。

速生杨是我国主要的人工林树种之一,其生长周期短且便于长期储存和运输且其作为一种富含木质纤维的速生材树种,已成为生产生物乙醇的潜在原料。因此本研究主要探讨添加磺化木质素对不同预处理下杨木浆料酶吸附的影响,为提高酶解效果提供理论基础。

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2. 国内外研究现状分析

随着化石资源的枯竭和人类对环境问题的关注,将生物质资源转化成绿色能源、生物材料和化学品已成为国内外学者不断探索的目标和重点。目前来说,酶水解面临着酶解效率不高和酶生产成本高两大问题,并受多种因素制约,影响其广泛应用。目前对阔叶材化学预处理的研究主要包括蒸汽爆破、稀酸、稀碱(如氢氧化钠、石灰等)、亚硫酸盐和有机溶剂等方法,但有些预处理方法的成本过高。其中绿液预处理是近几年研究的碱预处理法之一,主要成分是Na2S和Na2CO3,可以将纤维素有效地转化成葡萄糖提高酶水解和糖化效率并且可通过硫酸盐制浆厂的碱回收系统循环使用,有效降低预处理成本。中性亚硫酸氢盐预处理是在酸性条件下水解半纤维素使之降解溶出,通过磺化作用改变木质素结构并溶出部分木质素,从而提高底物的酶水解效率。

3. 研究的基本内容与计划

内容:主要研究添加磺化木质素对绿液、酸性亚硫酸盐法、中性亚硫酸盐预处理下杨木浆料酶吸附的不同影响

计划:1、相关资料的收集及专业课程知识的拓展,并进行开题报告的填写;

2、研究不同方式对杨木片进行预处理的方法;

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4. 研究创新点

1、本课题利用资源丰富,生长周期短的速生杨木做原材料进行研究,合理地利用了资源,有效的降低了成本。

2、本课题采用绿液、酸性亚硫酸盐法、中性亚硫酸盐对杨木浆料进行预处理,增加了酶水解糖化效率,降低了成本。

3、本课题使用磺化木质素做表面活性剂。多数研究认为水解体系中木质素的存在不利于纤维素的酶水解,磺化木质素是经过磺化改性的木质素,具有良好的水溶性和一定的表面活性。经实验研究发现一定量的木质素磺酸盐有利于经酸性或碱性预处理的木质纤维原料的酶水解。本课题即通过研究添加磺化木质素对不同预处理下杨木浆料酶吸附的不同影响,为提高酶解效果提供理论基础。

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