小麦秸秆氢氟酸预处理及乙醇发酵工艺研究

摘要

利用生物质(秸秆)纤维为原料生产燃料乙醇成为一项迫切的、具有重要战略意义的任务。国内外对生物质燃料乙醇进行了100多年的研究，但至今依然存在着许多关键的制约因素。严重制约着生物质燃料乙醇规模化生产的关键瓶颈问题有两个：一是原料的预处理造成严重的环境污染或处理成本偏高：二是发酵阶段糖利用率低造成燃料乙醇产率偏低。 本课题是以木质纤维素类物质(小麦秸秆)作为乙醇发酵的原料，对酸水解工艺、水解液中酸回收利用技术、水解液脱毒工艺以及戊糖己糖同步发酵工艺上做了研究，其重要结果如下： 首先测定了小麦秸秆中水分、灰分、纤维素、木质素、半纤维素以及硅的含量，其含量分别为：9.93％、7.42％、41.2％、19.39％、23.46％、1.4％。 对氢氟酸预处理方法进行了研究，分别考查了颗粒度、固液比、水解温度、酸浓度和时间因素对水解的影响。通过单因素试验，获得较佳工艺条件为：用酸浓度为25％氢氟酸(HF)、温度为70℃，液固比为5:1的条件下预处理60目小麦秸秆60min后，将水解液稀释到液固比为15:1，升温到100℃后进一步水解120min，其原料水解率为56.35％，其还原糖得率较高为36.34％。 对水解液中的有毒物质进行了研究，并设计了脱毒工艺。确定的脱毒工艺方法为：Ca(OH)2粉末中和逐渐调pH值至9，聚合氯化铝混凝沉淀，过滤，活性炭吸附脱毒。 对戊糖和己糖混合液同步发酵产燃料乙醇中发酵温度、pH、摇床转速、接种量和发酵初始糖浓度等条件的研究，获得了戊糖和己糖同步发酵生产燃料乙醇的最佳条件，该条件下糖醇转化率为32.5％。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1 引言

1.2乙醇的用途及发展燃料乙醇的必然性和必要性

1.2.1 乙醇的性质和用途

1.2.2发展燃料乙醇的必要性与意义

1.2.3 乙醇作为汽车燃料的优点

1.2.4我国发展燃料乙醇的意义

1.3国内外燃料乙醇的发展状况

1.3.1国际燃料乙醇发展状况

1.3.2我国燃料乙醇发展状况

1.4燃料乙醇的原料及生产方法

1.4.1乙醇生产的原料

1.4.2燃料乙醇的生产方法

1.5纤维素乙醇燃料的发展现状及其产业化的影响因素

1.5.1 木质纤维素原料组成及性质

1.5.2木质纤维素原料的水解方法

1.5.3国内外纤维素乙醇的研究与应用现状

1.5.4影响纤维乙醇产业化的主要因素

1.6本课题的研究目的和研究内容

1.6.1研究目的

1.6.2研究内容

2小麦秸秆酸水解的工艺研究

2.1引言

2.2小麦秸秆成分分析

2.3氢氟酸水解工艺的研究

2.3.1材料与方法

2.3.2稀氢氟酸水解实验结果与讨论

2.3.3浓氢氟酸水解实验结果与讨论

2.3.4浓酸预处理，稀酸水解实验结果与讨论

2.4小结

3水解液中氢氟酸的回收利用技术研究

3.1引言

3.2材料与方法

3.2.1材料

3.2.2实验方法

3.3小结

4小麦秸秆水解液脱毒工艺的探讨

4.1引言

4.2材料与方法

4.2.1材料

4.2.2试验方法

4.3小结

5戊糖和己糖同步发酵生产燃料乙醇条件试验研究

5.1引言

5.2材料与方法

5.2.1材料

5.2.2方法

5.3小结与讨论

6全文总结

6.1本文完成的主要工作

6.2主要结论

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的学术论文目录、申请的专利