乙醇钠预处理木质纤维素原料的组分及结构特性

摘要

【目的】分析乙醇钠预处理木质纤维素原料的组分及结构特性,为纤维素原料制备生物乙醇燃料的研究提供参考。【方法】以针叶材松木、杉木和阔叶材水曲柳为研究对象,在121℃下采用乙醇钠(C2H5ONa)进行预处理,通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线衍射参数(XRD)等方法分析预处理木质纤维素原料的主要化学组分变化及结构特性。【结果】预处理后3种原料的纤维素、木聚糖和木质素含量均有不同程度变化,纤维素、木聚糖含量有所增加,木质素含量略微减少,其中,预处理杉木的纤维素含量增加幅度最大,达48.1%,平均增加8.1%,松木次之,水曲柳最低。从除木素效果看,松木预处理后木质素含量相对降低6.1%,处理效果较好。X射线衍射参数(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)反映的LOI(结晶度指数)、HBI(氢键强度指数)变化结果显示,乙醇钠预处理可提高木质纤维素原料的相对结晶度。不同酶剂量和时间点变化的酶水解效率研究结果表明,葡萄糖和木聚糖的水解得率由大到小依次为预处理杉木>预处理松木>预处理水曲柳。【结论】乙醇钠预处理杉木纤维素含量提高最多,松木次之,水曲柳最低;针叶材的乙醇钠预处理体系处理效果较好;预处理杉木的相对结晶度高于松木和水曲柳;不同酶剂量和时间点变化的酶水解效率研究进一步验证预处理杉木>预处理松木>预处理水曲柳。