富鎘水稻秸稈木質(zhì)纖維素綜合利用技術(shù)研究

【摘要】：本文以不同鎘含量的稻稈為原料,對(duì)稻稈預(yù)處理方法與稻稈纖維素水解效率的關(guān)系以及纖維素膜制備工藝等進(jìn)行了研究。取得的主要結(jié)果如下： 1、未經(jīng)過預(yù)處理的稻稈纖維素水解效率很低,經(jīng)過預(yù)處理的稻稈,其纖維素水解效率均得到了顯著的提高。經(jīng)過酸堿復(fù)合預(yù)處理后的稻稈殘?jiān)?在酶濃度為350U的條件下酶解72h,與未處理的稻稈相比,其纖維素的水解效率提高了1.16倍；經(jīng)過酸堿及離子液體復(fù)合預(yù)處理后的稻稈殘?jiān)?其水解效率提高了1.7倍。 2、酸堿復(fù)合預(yù)處理和酸堿加離子液體復(fù)合預(yù)處理都破環(huán)了木質(zhì)纖維素的內(nèi)部結(jié)構(gòu),不同程度地打破了木質(zhì)纖維素的晶體結(jié)構(gòu)和各組分間的化學(xué)鍵,使纖維素的比表面積增大,增加與纖維素酶的接觸面積,不同程度地提高了纖維素的水解效率和乙醇轉(zhuǎn)化率。 3、直接對(duì)鎘含量為2mg·kg-1和8mg·kg-1的稻稈進(jìn)行酶解,富鎘稻稈比無鎘稻稈的水解效率低,且隨著鎘濃度升高,水解效率呈下降的趨勢。在酶濃度為350U的條件下酶解72h,原樣中鎘濃度為2mg·kg-1的稻稈,比無鎘稻稈葡萄糖產(chǎn)量低38.45g·kg-1,原樣中鎘濃度為8mg·kg-1的稻稈,比無鎘稻稈葡萄糖產(chǎn)量低43.71g·kg-1。 4、在常溫常壓條件下用氫氧化鈉和過氧乙酸對(duì)含鎘稻稈進(jìn)行復(fù)合處理后,稻稈纖維素的水解效率均得到了顯著的提高,稻稈中鎘含量越高,處理后的水解效率越高。在酶濃度為350U酶解時(shí)間為72h的條件下,與未處理的稻稈相比,原樣中鎘濃度為2mg·kg-1的稻稈殘?jiān)?葡萄糖產(chǎn)量升高了1.85倍；原樣中鎘濃度為8mg·kg-1的稻稈殘?jiān)?葡萄糖產(chǎn)量升高了2.14倍。 5、以NaOH和PAA預(yù)處理后的稻稈纖維素為材料,在酶解液中分別加入2mg·L-1和8mg·L-1的Cd,發(fā)現(xiàn)酶解液中的鎘含量和稻稈纖維素的葡萄糖產(chǎn)量呈正相關(guān)。其中,酶解24h后,含鎘8mg·L-1的酶解液中葡萄糖產(chǎn)量比無鎘酶解液中的葡萄糖產(chǎn)量高出30%。說明鎘離子對(duì)纖維素酶有激活作用。 6、稻稈中鎘的去除效果因預(yù)處理方法的不同而變化。NaOH溶液對(duì)稻稈中的鎘沒有去除作用,PAA預(yù)處理后稻稈殘?jiān)墟k含量降低了80%以上,NaOH和PAA復(fù)合處理后,稻稈殘?jiān)墟k含量降低了90%以上,這說明PAA具有去除稻稈中鎘的作用,NaOH和PAA復(fù)合處理使鎘的去除效果更加理想。 7、不同的離子液體對(duì)纖維素的溶解效果存在差異,其中1-乙基-3-甲基-咪唑醋酸鹽為制備纖維素膜的最佳離子液體,45-C為制備纖維素膜過程中真空干燥6h的最理想溫度。 【關(guān)鍵詞】：水稻秸稈 木質(zhì)纖維素 化學(xué)預(yù)處理 葡萄糖 乙醇 纖維素膜 錫
【學(xué)位授予單位】：天津師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TQ914.3;TQ352
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-10
• 第一章 前言10-21
• 1.1 水稻秸稈資源化優(yōu)勢10-12
• 1.2 木質(zhì)纖維素組成及預(yù)處理技術(shù)研究進(jìn)展12-16
• 1.3 纖維素酶解技術(shù)研究進(jìn)展16-19
• 1.4 本論文的研究思路和主要內(nèi)容19-21
• 第二章 預(yù)處理方法對(duì)稻稈纖維素水解效率及乙醇轉(zhuǎn)化率的研究21-31
• 2.1 材料與方法21-24
• 2.1.1 稻稈的預(yù)處理方法21
• 2.1.2 酶解及發(fā)酵條件21-22
• 2.1.3 酶解后樣品的衍生化及GC-MS測定22-24
• 2.1.4 數(shù)據(jù)分析24
• 2.2 結(jié)果分析與討論24-30
• 2.2.1 預(yù)處理及酶濃度隨時(shí)間對(duì)稻稈纖維素水解效率的影響24-27
• 2.2.2 預(yù)處理對(duì)稻稈纖維素葡萄糖產(chǎn)量的影響27-28
• 2.2.3 預(yù)處理對(duì)稻稈纖維素乙醇轉(zhuǎn)化率的影響28-29
• 2.2.4 預(yù)處理對(duì)樣品纖維素結(jié)構(gòu)的影響29-30
• 2.3 結(jié)論30-31
• 第三章 預(yù)處理對(duì)富鎘稻稈產(chǎn)物鎘含量及水解效率的研究31-39
• 3.1 材料與方法31-32
• 3.1.1 富鎘稻稈及預(yù)處理產(chǎn)物的Cd測定31
• 3.1.2 分析與檢測31-32
• 3.2 結(jié)果、分析與討論32-38
• 3.2.1 化學(xué)預(yù)處理方法對(duì)稻稈木質(zhì)纖維素鎘含量的影響32
• 3.2.2 稻稈纖維素水解產(chǎn)物衍生化后的質(zhì)譜分析研究32-34
• 3.2.3 NaOH和PAA復(fù)合處理對(duì)稻稈纖維素水解效率的影響34-36
• 3.2.4 NaOH和PAA復(fù)合處理對(duì)稻稈纖維素葡萄糖產(chǎn)量的影響36-37
• 3.2.5 酶解液中鎘濃度對(duì)酶活的影響37-38
• 3.3 結(jié)論38-39
• 第四章 稻稈纖維素膜技術(shù)研究39-42
• 4.1 材料與方法39-40
• 4.1.1 離子液體類型及真空干燥溫度的設(shè)定39
• 4.1.2 纖維素膜的制備39
• 4.1.3 離子液體的回收39-40
• 4.2 結(jié)果與討論40-41
• 4.2.1 離子液體類型對(duì)纖維素膜性能的影響40
• 4.2.2 真空干燥溫度對(duì)纖維素膜性能的影響40-41
• 4.3 結(jié)論41-42
• 結(jié)論42-43
• 展望43-44
• 參考文獻(xiàn)44-50
• 致謝50-52
• 附錄：碩士期間發(fā)表的論文52

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