浓盐酸预处理木质纤维素资料

木质纤维素预处理技术研究进展朱跃钊1,卢定强2,万红贵2,贾红华2Ξ(1　南京工业大学　机械与动力工程学院,南京　210009;2　南京工业大学　制药与生命科学学院,南京　210009)摘　要:详细评述了木质纤维素的预处理工艺研究进展,特别是浓酸低温水解-酸回收工艺、稀酸二阶段水解工艺、金属离子在稀酸水解过程中的助催化作用以及水蒸汽爆裂、氨纤维爆裂、C O 2爆裂、酶催化水解等方法的研究进展情况。

木质纤维素原料预处理技术发展为发酵生产乙醇技术的研究开发奠定了坚实基础。

关键词:木质纤维素;乙醇;水解;发酵中图分类号:　Q539+13 文献标识码:A 文章编号:167223678(2004)0420011206Progresses on treatment of lignocellulosic materialZHU Y ue 2zhao 1,LU Ding 2qiang 2,WAN H ong 2gui 2,J I A H ong 2hua 2(1　C ollege of Mechanical and P ower Engineering ,Nanjing University of T echnology ,Nanjing 210009,China ;2　C ollege of Life Science and Pharmacy ,Nanjing University of T echnology ,Nanjing 210009,China)Abstract :Progress of study on technology of pre 2treatment of lignocellulose is reviewed in this paper.With the exhaustion of oil and rising price of oil ,studies on ethanol production from lignocellulosic material were attra 2tive 1Cellulose and hemicellulose in lignocellulosic material can be converted to sugar via s ome suitable treat 2ments ,and then can be used in the production of ethanol by fermentation further 1The progresses on technology of pre 2treatment of lignocellulosic material were reviewed and commented ,especially the hydrolysis processes via concentrated acid ,tw o 2stage diluted acid ,and catalysis of metal ion in diluted acid 1Several different pre 2treatment methods for cellulase hydrolysis ,such as steam explosion ,aminonia fiber explosion ,C O 2explosion ,acid treatment and enzymatic hydrolysis method ,were reviewed 1The advanced pre 2treatments of lignocellulosic material has laid a concrete basis for ethanol production at a large commercial scale 1K ey w ords :lignocellulose ;ethanol ;hydrolysis ;fermentation 随着现代工业的发展和世界人口的激增,能源危机日趋加剧。

《不同木质纤维素类生物质的预处理条件及酶解糖化研究》篇一一、引言随着全球能源需求的增长和环境污染问题的日益突出，寻找可持续替代能源成为了科学家们研究的重点。

其中，木质纤维素类生物质作为重要的可再生资源，被认为是一种极具潜力的替代能源。

通过对不同木质纤维素类生物质进行预处理和酶解糖化研究，可以有效地将其转化为生物能源，如生物乙醇等。

本文将详细介绍不同木质纤维素类生物质的预处理条件以及酶解糖化的研究进展。

二、不同木质纤维素类生物质的预处理条件预处理是木质纤维素生物质转化为生物能源的关键步骤之一。

预处理的目的是破坏生物质的复杂结构，提高其酶解效率。

不同木质纤维素类生物质的预处理条件因生物质种类、组成及结构等因素而异。

1. 农业残余物农业残余物如秸秆、稻草等，通常采用物理、化学或物理化学相结合的方法进行预处理。

物理方法主要包括粉碎、热解等，可以降低纤维素的结晶度，提高酶解效率。

化学方法则包括酸、碱或氧化剂处理等，可以破坏木质素的交联结构，释放出纤维素和半纤维素。

2. 林业残余物林业残余物如木屑、树皮等，其预处理方法与农业残余物类似。

此外，还可以采用蒸汽爆破法、氨纤维膨胀法等方法进行预处理。

这些方法可以有效地破坏木质纤维素的紧密结构，提高其酶解效率。

3. 能源作物能源作物如柳枝稷、switchgrass 等，其纤维结构较为松散，预处理相对容易。

通常采用稀酸或稀碱处理，结合机械粉碎等方法，进一步提高其酶解效率。

三、酶解糖化研究酶解糖化是将预处理后的木质纤维素生物质转化为单糖（如葡萄糖、木糖等）的过程。

这一过程需要使用纤维素酶、半纤维素酶等酶制剂。

1. 酶的选择与搭配不同的酶制剂对不同生物质的酶解效果有所差异。

因此，需要根据生物质的种类和组成，选择合适的酶制剂并进行搭配。

此外，还需要考虑酶的用量、酶解时间等因素，以获得最佳的酶解效果。

2. 酶解条件优化酶解条件如温度、pH 值、反应时间等对酶解效果具有重要影响。

木质纤维素化学方法预处理木质纤维素是一种重要的生物质资源，具有丰富的可再生特性和广泛的应用前景。

然而，由于其独特的结构和复杂的化学成分，木质纤维素在直接利用前需要进行预处理，以提高其可转化性和降低生产成本。

在本文中，我们将介绍常见的木质纤维素化学方法预处理技术，并讨论其优点和应用领域。

木质纤维素主要由纤维素、半纤维素和木质素组成。

纤维素是最主要的组分，占据了40%至50%的木质纤维素总质量。

半纤维素和木质素的含量较低，但对木质纤维素的结构和特性有着重要的影响。

因此，木质纤维素的化学方法预处理通常包括对纤维素、半纤维素和木质素进行分离和降解。

最常用的木质纤维素化学方法预处理技术之一是酸处理。

酸处理可以将纤维素酸解为可溶性纤维素和不溶性纤维素，从而降低木质纤维素的结晶度和分子量，提高其可转化性。

酸处理通常使用硫酸或盐酸作为催化剂，同时加热反应系统以促进反应进行。

酸处理的优点是操作简单、成本低廉，但其缺点是产生大量废水和酸性气体，对环境造成污染。

另一种常见的木质纤维素化学方法预处理技术是氧化处理。

氧化处理可以通过氧化剂的作用将木质纤维素部分降解为低聚糖和酚类化合物，从而降低木质纤维素的结晶度和分子量。

氧化处理通常使用过氧化氢、臭氧或高锰酸钾作为氧化剂，反应条件一般较温和。

氧化处理的优点是对环境友好，但其缺点是操作复杂、成本较高。

此外，还有其他木质纤维素化学方法预处理技术，如碱处理、酶处理和有机溶剂处理等。

碱处理可以将木质纤维素中的半纤维素部分水解为低聚糖，从而降低木质纤维素的结晶度和分子量。

酶处理可以利用纤维素酶或半纤维素酶将木质纤维素部分水解为可溶性纤维素和低聚糖，从而提高其可转化性。

有机溶剂处理可以利用有机溶剂将木质纤维素溶解或脱除，从而提高其可转化性。

这些木质纤维素化学方法预处理技术具有各自的优点和适用范围，可以根据具体情况选择合适的方法。

总之，木质纤维素化学方法预处理是提高木质纤维素可转化性和降低生产成本的重要步骤。

一、实验目的1. 了解木材纤维的组成及结构。

2. 掌握木材纤维解离的原理和方法。

3. 通过实验验证不同处理方法对木材纤维解离效果的影响。

二、实验原理木材纤维是由纤维素、半纤维素和木质素组成的复合材料。

纤维素是木材的主要成分，具有良好的可加工性；半纤维素和木质素则起到粘合作用，使木材具有一定的强度和硬度。

木材纤维解离是将木材中的纤维素、半纤维素和木质素分离出来，以获取纤维素纤维。

本实验采用碱法、酸法、酶法三种方法进行木材纤维解离，通过比较不同方法对纤维解离效果的影响，为木材纤维的加工利用提供理论依据。

三、实验材料与仪器1. 实验材料- 木材：杨木- 化学试剂：氢氧化钠、盐酸、纤维素酶、硫酸铵、氢氧化钠溶液、盐酸溶液、纤维素酶溶液2. 实验仪器- 恒温水浴锅- 烘箱- 研钵- 粉碎机- 离心机- 电子天平- pH计四、实验步骤1. 样品制备将杨木粉碎成粉末，过60目筛，备用。

2. 碱法解离将杨木粉末与10%氢氧化钠溶液按质量比1:10混合，在恒温水浴锅中加热至90℃，保温2小时，然后离心分离，取上清液。

3. 酸法解离将杨木粉末与10%盐酸溶液按质量比1:10混合，在恒温水浴锅中加热至90℃，保温2小时，然后离心分离，取上清液。

4. 酶法解离将杨木粉末与纤维素酶溶液按质量比1:10混合，在恒温水浴锅中加热至50℃，保温2小时，然后离心分离，取上清液。

5. 纤维分离将分离得到的上清液与硫酸铵溶液按质量比1:1混合，静置沉淀，过滤，得到纤维素纤维。

6. 纤维含量测定将纤维素纤维在烘箱中烘干至恒重，称重，计算纤维含量。

五、实验结果与分析1. 碱法解离碱法解离效果较好，纤维含量较高，但溶液pH值较高，对设备有一定腐蚀性。

2. 酸法解离酸法解离效果较差，纤维含量较低，但溶液pH值较低，对设备腐蚀性较小。

3. 酶法解离酶法解离效果中等，纤维含量适中，溶液pH值接近中性，对设备腐蚀性较小。

1. 碱法、酸法、酶法均可用于木材纤维解离，但效果存在差异。

木质纤维素预处理技术单独某一种预处理方法并非对任何原料都有较好的效果。

目前的木质纤维素预处理方法有很多种，可分为物理法、化学法、物理化学法、分步组合法和生物法几大类。

1物理方法物理方法预处理主要是增大比表面积、孔径，降低纤维素的结晶度和聚合度。

常用的物理方法包括机械粉碎、机械挤出、高能辐射等[1]。

1.1机械粉碎机械粉碎即将物料切碎、碾磨处理成10～30mm或0.2～2mm的颗粒，比表面积增高，结晶度、聚合度降低，可及度增加，有利于提高基质浓度和酶解效率，但不能去除木质素及半纤维素。

粉碎分为干粉碎、湿粉碎，包括球磨、盘磨、辊磨、锤磨、胶体磨、机械挤出等，胶体磨适用湿物料，而球磨对干、湿物料都适合。

由于粒径与能耗相关，经济性不高，效果单一，故粉碎常与其他方法相互补充[2]。

研究表明，甘蔗渣、麦秆经球磨与盘磨粉碎后酶解率及乙醇得率均显著提高；经宽角X射线衍射分析，球磨主要通过降低结晶度改善酶解，而盘磨则主要依靠去纤维化。

机械挤出是一种应用前景良好的预处理新技术，处理效果受到设备尺寸及参数的影响。

物料通过挤出器时在热、混合和剪切作用下引起物理、化学性质的改变，依靠螺旋挤出转速及温度打破木质纤维结构，引发去纤维化、纤维化效应，缩短纤维长度，改善了酶对底物的可及性[1]。

1.2高能辐射高能辐射是用高能射线如电子射线、γ射线对原料进行预处理，可使纤维素聚合度下降，降解为小纤维片段、寡葡聚糖甚至纤维二糖，使结构松散，打破纤维素晶体结构，增加反应活性。

采用γ射线辐照处理秸秆，可使纤维素酶解转化率提高至88.7%。

KIM等[3]证明电子束照射确实能增加纤维素的酶解率：稻秆用80kGy、0.12mA、1MeV的电子束照射后酶解葡萄糖得率达52.1%，比直接酶解的22.6%增加近30%。

2化学方法2.1酸预处理酸法是研究得最早、最深入的化学预处理方法，分为低温浓酸法和高温稀酸法。

低温浓酸(如72%H2SO4、41%HCl、100%TFA)处理效果通常优于高温稀酸，能溶解大部分纤维素和半纤维素，但是其毒性、腐蚀性及危害大，需要特殊的防腐反应器，酸回收难度较大，后期中和需消耗大量的碱，因此应用受到限制[2]。

木质纤维素的生物预处理工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

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木质纤维素预处理方法
木质纤维素预处理方法
一、简介：
木质纤维素（Lignocellulose）是指以木质素和纤维素为主要组成的天然复合物，在工业上具有重要的经济价值，其中利用木质素和纤维素，可以生产食品、纸张、纤维，以及生物能源等。

但是，由于木质素和纤维素之间存在不可分解的结合，使得在发挥给物质的最大价值之前，需要对木质纤维素进行预处理。

二、预处理方法：
1、酸处理：即使用酸性条件，使木质素和纤维素失去结合，由于木质素比较稳定，所以以木质素的溶解速度最快。

酸的溶解作用不仅可以降低木质素和纤维素的结合，还可以使纤维素更容易被微生物降解。

2、碱处理：即使用碱性条件，使木质素和纤维素失去结合，碱处理的速度较慢，但是木质素的溶解速度较快。

碱处理的效果也可以使纤维素更容易被微生物降解。

3、酶处理：即使用多种酶，如淀粉酶、半乳糖酶等，对木质素进行处理，使木质素和纤维素失去结合，使纤维素更容易被微生物降解。

4、物理处理：通过物理方法打破木质素和纤维素的结合，如磨碎、挤压等，使木质素和纤维素更容易被微生物降解。

三、优缺点：
优点：
1、有助于木质素和纤维素之间的结合，使得木质纤维素更容易被微生物和化学反应降解；
2、可以分解木质素和可溶性糖分，增加木质素的可利用性；
3、有助于制备木质素类高分子物质，如纤维、纸张等；
4、提高纤维的分离可能性，提高产品利用价值。

缺点：
1、工艺复杂，需要耗费大量的能源和资源；
2、酸处理、碱处理或酶处理会导致毒素产生，污染环境；
3、物理处理可能会改变纤维的物理结构，影响其利用性。

木质纤维素预处理成本概述木质纤维素是一种重要的天然资源，广泛用于制造纸浆、纤维板、生物质燃料等领域。

然而，在利用木质纤维素之前，需要进行预处理来提高其可利用性和降低后续加工的成本。

本文将对木质纤维素预处理成本进行详细探讨，包括预处理的方法、成本的构成以及如何降低成本等方面。

木质纤维素预处理方法木质纤维素预处理是指在利用木质纤维素之前，对其进行物理、化学或生物学等方法的处理，以改变其结构和性质，从而提高其可利用性。

常见的木质纤维素预处理方法包括：1. 物理方法物理方法主要是通过力学作用来改变木质纤维素的结构和性质。

常见的物理预处理方法包括：•粉碎：将木质纤维素颗粒化，提高其比表面积，便于后续处理。

•磨碎：利用磨碎设备对木质纤维素进行细磨，使其颗粒更加均匀。

•分选：通过筛分、重力分选等手段，将不同颗粒大小的木质纤维素分开，以满足不同的需求。

2. 化学方法化学方法是通过化学反应来改变木质纤维素的结构和性质。

常见的化学预处理方法包括：•酸处理：将木质纤维素暴露在酸性条件下，使其发生酸解反应，从而降解纤维素的结构。

•碱处理：将木质纤维素暴露在碱性条件下，使其发生碱解反应，从而降解纤维素的结构。

•氧化处理：通过氧化剂对木质纤维素进行氧化反应，改变其结构和性质。

•酶处理：利用酶类催化剂对木质纤维素进行降解，提高其可利用性。

3. 生物学方法生物学方法是利用微生物或生物酶来改变木质纤维素的结构和性质。

常见的生物学预处理方法包括：•生物酶处理：利用微生物产生的酶对木质纤维素进行降解，提高其可利用性。

•微生物处理：利用特定的微生物对木质纤维素进行降解或转化。

木质纤维素预处理成本的构成木质纤维素预处理成本包括直接成本和间接成本两部分。

直接成本是指直接与预处理过程相关的成本，间接成本是指与预处理过程间接相关的成本。

1. 直接成本直接成本包括原材料成本、能源成本、劳动力成本和设备维护成本等。

•原材料成本：木质纤维素预处理需要消耗大量的化学试剂、酶类催化剂等原材料，这些原材料的价格将直接影响预处理成本。

一种木质纤维素原料的预处理方法木质纤维素是一种广泛存在于植物细胞中的生物高分子，它由纤维素和半纤维素组成。

木质纤维素可用作多种应用领域的原料，例如生物质能源、纤维素醇、纤维素乙酸等。

然而，木质纤维素的结构复杂性和难降解性使其难以被利用。

因此，为了提高木质纤维素的可利用性和降解效率，需要对其进行预处理。

本文将介绍一种常用的木质纤维素原料的预处理方法。

一种常用的木质纤维素原料的预处理方法是酸预处理法。

该方法主要包括酸处理、洗涤和中和三个步骤。

下面将详细介绍这三个步骤的操作流程和机理。

首先，对木质纤维素原料进行酸处理。

酸处理可以通过浸泡、蒸煮或酸脱去等方式进行。

浸泡法是将木质纤维素原料浸泡在酸性溶液中，使酸能够渗透到纤维素的内部，进而使纤维素的结构进行裂解；蒸煮法是将木质纤维素原料与酸性溶液一同置于高温高压的反应釜中进行反应，通过高温高压的条件加速酸与纤维素的反应速率；酸脱去法是将木质纤维素原料与酸性溶液进行反应，并通过常温常压下较长时间的反应时间来实现纤维素的分解。

此步骤主要是利用酸的脱去作用裂解和降解纤维素结构，使其变为更易进一步降解的形式。

第二步是对酸处理后的木质纤维素原料进行洗涤。

洗涤可以通过水洗或稀酸洗的方式进行。

水洗是利用水溶性物质的溶解和稀释效应来清洗酸残留物，使木质纤维素的酸性成分尽可能地去除；稀酸洗是用稀酸来洗涤酸处理后的木质纤维素原料，使得酸残留物被重新返溶，从而减少酸残留对后续工艺和产品的影响。

此步骤主要是为了去除酸处理后残留的酸性物质，净化木质纤维素原料。

最后一步是对洗涤后的木质纤维素原料进行中和。

中和可以用碱性溶液来进行，主要是为了中和酸处理和洗涤过程中残留的酸性物质，恢复木质纤维素原料的中性或碱性。

同时，中和温度和时间可以根据具体的预处理要求调节。

此步骤有助于减少酸性对后续工艺和产品的影响。

总结来说，木质纤维素原料的酸预处理方法主要包括酸处理、洗涤和中和三个步骤。

酸处理可以裂解和降解纤维素的结构；洗涤可以去除酸处理后的残留物；中和可以用碱性溶液进行，恢复木质纤维素的中性或碱性。

1.简述木质纤维素底物原料的预处理过程一两百字
木质纤维素底物是一种常见的生物质原料，其预处理过程是生物质转化为生物能源或化工品的重要步骤。

预处理的目的是提高底物的可降解性和产物的产率。

通常，木质纤维素底物的预处理过程可以分为物理处理、化学处理和生物处理三个阶段。

在物理处理阶段，木质纤维素底物经过粉碎和粗切等处理，使得底物的颗粒度更均匀，提高了底物的表面积和可及性。

在化学处理阶段，底物经过硫酸盐法或氢氧化钠法的预处理。

硫酸盐法要求将底物与浓硫酸反应，以去除木质素和部分半纤维素。

氢氧化钠法则是将底物与高浓度的氢氧化钠溶液一起加热处理，以去除木质素和部分半纤维素。

生物处理阶段是通过微生物发酵或酶催化作用，将化学处理后的底物转化为生物能源或化工品。

比如，采用厌氧发酵可以将预处理后的底物转化为甲烷气体；酶催化作用则可以将底物转化为发酵产物如乙醇或丁醇等。

综上所述，木质纤维素底物的预处理过程包括物理处理、化学处理和生物处理三个阶段，通过这些处理可以提高底物的可降解性和产物的产率。

1.处理材料：取1. 0000g 样品置于100ml 碘瓶中,加入70ml中性洗涤剂, 之后放入已沸的高压锅, 100 ℃保温40min ,115～121 ℃保温20min ,过滤至pH 6. 5～7. 0 ,依次用95 %乙醇、无水乙醇和丙酮洗涤2 次 ,干燥20min。

半纤维束含量的测定：将残渣置于100ml 烧杯中,加入70ml 2M 盐酸溶液, 然后放入已沸的高压锅, 100 ℃保温50min ,过滤至pH6.5-7.0,其滤液用DNS法测定木糖含量，乘以系数0.9得半纤维素含量。

纤维素含量测定：滤渣依次用95 %乙醇、无水乙醇和丙酮洗涤2 次,残渣80 ℃烘至衡重为W1 。

将残渣置于150ml 烧杯中,加入10ml致冷的72 %硫酸,20 ℃降解4h ,后加入90ml 蒸馏水,室温过夜,次日用蒸馏水洗残渣至pH 6.5 ,烘干至衡重为
W2 ,W1 - W2 为纤维素的含量。

木质素含量测定：将残渣在550 ℃马福炉中灰化,干燥器中平衡
至衡重为W3 ,W2 - W3 即为木质素的含量。

甲酸—盐酸体系下木质纤维素的组分分离张莉;于淑静;张龙【摘要】研究了常压下甲酸-盐酸体系中木屑的溶解规律,结合酸回收和碱沉方法实现了木屑的组分分离.经酸体系处理后的剩余物主要成分为纤维素,滤液经酸回收和碱沉后得到的沉淀是木质素,半纤维素全部水解.实验确定了最佳分离条件:在甲酸-盐酸(体积比3∶1)体系中,溶解温度为60℃,溶解时间为180 min,液固比为10∶1,在此条件下,木屑的溶解率可达48.8％,木质素收率为23.2％.通过FTIR、XRD及NMR等方法对溶解后及甲酸回收后剩余物质的结构进行了分析确证.【期刊名称】《纤维素科学与技术》【年(卷),期】2013(021)001【总页数】6页(P56-61)【关键词】木质纤维素;组分分离;复合酸体系;碱沉淀【作者】张莉;于淑静;张龙【作者单位】长春工业大学吉林省石化资源与生物质综合利用工程实验室,吉林长春130012;长春工业大学吉林省石化资源与生物质综合利用工程实验室,吉林长春130012;长春工业大学吉林省石化资源与生物质综合利用工程实验室,吉林长春130012【正文语种】中文【中图分类】TQ3521世纪以来，越来越多的人意识到石油等关键矿产资源的不可持续性。

生物质能是绿色植物直接或间接地通过光合作用，把太阳能转化为化学能而储存在生物质内部的一种储量丰富、廉价易得、环境友好的可再生能源[1]。

作为世界上最丰富的生物质资源，木质纤维素是生产清洁能源和精细化工品的天然原料，以木质纤维素为代表的生物质资源由于其独特的可再生性使其成为研究的热点。

酸处理是研究最广、最有效的木质纤维素预处理方法之一，主要分为浓酸水解和稀酸水解。

1988年Clausen等[2]利用浓硫酸水解玉米秸秆，利用Karr萃取柱进行糖酸分离。

由于浓酸的腐蚀性强，采用浓酸水解必然对设备材质要求很高，且浓酸分离和浓缩增加了工艺的复杂程度。

1987年Wright等[3]对活塞流式水解和渗滤式水解两种典型的稀硫酸水解工艺进行的评估表明，稀酸水解经济性优于浓酸水解，具有水解时间短，酸用量少的优点，但稀酸水解所需温度高，高温下木质纤维素的水解往往伴有木糖、葡萄糖的降解，某些降解产物对糖液发酵过程有害。