玉米秸秆皮综合利用的研究

【摘要】：当前，化石资源匮乏和环境污染问题日益突出，人们迫切需要寻求既清洁又可持续的资源，以期缓解此双重问题给社会经济发展所带来的压力。我国玉米秸秆资源丰富，但大部分没有得到有效利用，每年焚烧秸秆已经造成严重的环境污染问题，因此，玉米秸秆的开发利用具有重要的科学意义和实际应用价值。 玉米秸秆包括最外层的叶、中间的硬皮和最里面的瓤三部分，经粉碎分离，可以分别利用。富含营养的叶和瓤比较软，可以用来直接加工成饲料，供牛羊食用，中间的皮较硬，富含纤维素、木质素、半纤维素，可以作为生产化学产品的原料。本论文以玉米秸秆皮为原料，分别水解、提取、分离半纤维素、木质素、纤维素，为水解产物木糖、碱木质素、葡萄糖的深加工利用提供原料，以达到综合利用玉米秸秆的目的。 通过实验，探究出了各组分分离提取的最佳条件为： （1）以硫酸为催化剂水解玉米秸秆皮中的半纤维素的实验，最佳条件为:水解时间4h；水解酸度2%(v/v)；固液比1:20(g/v)；此时，木糖收率为21.88%，秸秆皮水解率为47.18%。 （2）提取木质素的最优条件：反应温度100℃，反应时间3小时，氢氧化钠浓度50g/L，固液比1:15。此时测得木质素的收率为28.2%。 （3）纤维素酸解的最佳条件：反应时间：110min，反应温度：200℃，硫酸浓度：0.8%，固液比：1:10。此时葡萄糖收率为13.85%，纤维素水解率为24.43%。 半纤维素水解生产的木糖可以用来制备糠醛，木质素可以用来生产胶黏剂，纤维素水解的葡萄糖能够进一步转化成乙醇，作纤维素乙醇汽车燃料。剩余没有水解的纤维素可以作为制备纤维素纳米晶体材料的原料。 【关键词】：生物质 玉米秸秆皮 纤维素 半纤维素 木质素
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S38
【目录】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-21
• 1.1 引言10
• 1.2 玉米秸秆皮简介10-20
• 1.2.1 玉米秸秆皮的组分10-11
• 1.2.2 半纤维素11-13
• 1.2.2.1 半纤维素基本概念11
• 1.2.2.2 半纤维素的组成与分类11
• 1.2.2.3 半纤维素的研究状况11-12
• 1.2.2.4 半纤维素的应用12-13
• 1.2.3 木质素13-16
• 1.2.3.1 木质素概况13-14
• 1.2.3.2 木质素结构14
• 1.2.3.3 木质素的研究状况14-15
• 1.2.3.4 木质素的应用15-16
• 1.2.4 纤维素概述16-20
• 1.2.4.1 纤维素的结构16-17
• 1.2.4.2 纤维素的研究状况17-18
• 1.2.4.3 纤维素的应用18-20
• 1.3 本论文选题的目的和意义20-21
• 第二章 玉米秸秆皮中半纤维素水解的实验研究21-32
• 2.1 引言21
• 2.2 玉米秸秆皮水解产物的检测方法（DNS 显色)21-26
• 2.2.1 DNS 显色反应原理21-22
• 2.2.2 DNS 试剂的配制22
• 2.2.3 木糖溶液标准曲线的绘制及未知样的测定22-25
• 2.2.3.1 实验药品及器材22-23
• 2.2.3.2 木糖溶液浓度的测定方法23-24
• 2.2.3.3 木糖标准曲线24
• 2.2.3.4 DNS 法检测影响因素24-25
• 2.2.4 检测数据的分析25-26
• 2.3 半纤维素水解的实验部分26-31
• 2.3.1 实验药品及器材26-27
• 2.3.2 实验步骤27
• 2.3.3 实验结果及讨论27-30
• 2.3.3.1 硫酸浓度对半纤维素水解的影响27-28
• 2.3.3.2 反应时间对半纤维素水解的影响28-29
• 2.3.3.3 固液比的影响29-30
• 2.3.4 滤渣形貌及分析30-31
• 2.4 本章小结31-32
• 第三章 玉米秸秆皮中木质素提取的实验研究32-40
• 3.1 引言32
• 3.2 木质素提取的实验部分32-38
• 3.2.1 实验药品与器材33
• 3.2.2 实验步骤33
• 3.2.3 温度对提取木质素的影响33-34
• 3.2.4 氢氧化钠浓度对提取木质素的影响34-36
• 3.2.5 时间对提取木质素的影响36-37
• 3.2.6 固液比对提取木质素的影响37-38
• 3.2.7 滤渣形貌及分析38
• 3.3 本章小结38-40
• 第四章 玉米秸秆皮中纤维素水解的实验研究40-50
• 4.1 引言40-41
• 4.2 玉米秸秆皮中纤维素水解产物的检测方法41-43
• 4.2.1 葡萄糖溶液标准曲线的绘制及未知样的测定41-43
• 4.2.1.1 实验药品及器材41-42
• 4.2.1.2 葡萄糖溶液浓度的测定方法42-43
• 4.2.1.3 葡萄糖标准曲线43
• 4.3 玉米秸秆皮中纤维素水解实验部分43-49
• 4.3.1 实验药品及器材43-44
• 4.3.2 实验步骤44
• 4.3.3 实验结果及讨论44-49
• 4.3.3.1 时间的影响44-45
• 4.3.3.2 温度的影响45-46
• 4.3.3.3 硫酸浓度的影响46-47
• 4.3.3.4 固液比的影响47-49
• 4.3.3.5 滤渣形貌及分析49
• 4.4 本章小结49-50
• 第五章 结果与展望50-51
• 参考文献51-59
• 作者简介59-60
• 致谢60

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