亚硫酸氢镁预处理麦秆红液的离子交换分离提纯技术的研究开题报告

全文总字数：7073字

1. 研究目的与意义

木质纤维素是地球上产量最大的可再生资源，主要由纤维素、半纤维素和木质素组成。经预处理后底物中的纤维素和半纤维素可以酶解成葡萄糖和木糖等糖份，然后通过发酵或化学方法得到乙醇和丁醇等燃料及其他化学品^[1]。采用木质纤维素生产生物乙醇是缓解能源储存和改善环境的有效方法。生物乙醇生产过程中，低酶用量时酶解效率低、高浓度发酵难以及副产物难以利用等问题导致其成本过高，制约木质纤维素生产乙醇的产业化。充分利用木质素副产物的价值并提高生物转化效率是促进纤维素乙醇产业化的关键^[2]。本论文研究了木素磺酸镁强化木质纤维素的酶解机理，选题具有重要的理论意义和实用价值。

亚硫酸氢盐预处理秸秆在前期研究中已经被证实是一种较好的预处理方法，可以同时获得低聚木糖和木素磺酸镁两种副产品。SPROL 法预处理液中提取的木素磺酸镁副产物可用于促进纯纤维素及木质纤维素的酶解。本论文将SPROL 法预处理液进行超滤得到不同分子量的超滤组分，用于强化木质纤维素底物的酶解效率，研究了不同分子量预处理废液组分的磺化度、分子量、官能团和结构等因素对促进酶解效果的影响规律和机理，并且研究其屏蔽木质素无效吸附情况，从而提高酶解得率以及提高预处理产品的附加值。

2. 国内外研究现状分析

2.1 木质纤维素的概述

木质纤维素是天然可再生木材经过化学处理、机械法加工得到的有机絮状纤维物质，无毒、无味、无污染、无放射性。广泛用于混凝土砂浆、石膏制品、木浆海棉、沥青道路等领域，对防止涂层开裂、提高保水性、提高生产的稳定性和施工的合宜性、增加强度、增强对表面的附着力等有良好的效果。其技术作用主要是：触变、防护、吸收、载体和填充剂。由于纤维结构的毛细管作用，将系统内部的水分迅速地传输到浆料表面和界面，使得浆料内部的水分均匀分布明显减少结皮现象。并使得粘结强度和表面强度明显提高，这个机理也由于干燥过程中张力的减少而明显起到抗裂的作用。木质纤维尺寸稳定性和热稳定性在保温材料中起到了很好的保温抗裂作用。

木质纤维素的特点如下：

3. 研究的基本内容与计划

本论文将sprol 法预处理液进行超滤得到不同分子量的超滤组分，用于强化木质纤维素底物的酶解效率，研究了不同分子量预处理废液组分的磺化度、分子量、官能团和结构等因素对促进酶解效果的影响规律和机理，并且研究其屏蔽木质素无效吸附情况，从而提高酶解得率以及提高预处理产品的附加值。

3.1 亚硫酸氢盐预处理废液的超滤分级分离

采用膜分离-超滤技术对废液进行分离提纯，选用不同分子量的膜片超滤废液，收集每轮超滤的截留液。

4. 研究创新点

利用木质素磺酸钠作为表面活性剂强化木质纤维原料的水解在众多研究中已经报道，然而利用亚硫酸氢盐预处理废液中的木质素磺酸镁来强化酶解历程目前鲜有报道。本文尝试将超滤后得到的低分散性窄分布的木质素磺酸镁用于强化纤维素原料的研究，高值化利用预处理废液中的副产品。寻求一条利用废液生成绿色产品的可持续发展道路。