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废弃黏胶纤维酶水解反应工艺研究

作　者: 丁家鹏
导　师: 陈昀
学　校: 北京服装学院
专　业: 材料学
关键词: 黏胶纤维纤维素纤维素酶水解反应工艺研究
分类号: TQ352.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 49次
引　用: 1次
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内容摘要

目前纺织品材料仍以棉、麻、黏胶纤维等富含纤维素的纤维为主,作为资源开发利用链的另一端,每年必然会有大量的废弃物产生,这些废弃物的资源化利用已迫在眉睫。将废弃纺织品中纤维素水解成为糖类物质,再经发酵提纯等步骤可以制备成燃料乙醇。近年来,石油燃料的替代品——生物质燃料乙醇的开发意义已被公认,是目前国内外的研究热点,但研究对象大都是以麦秆、玉米秆等作原料。利用废弃纺织品中的纤维素制造燃料乙醇还没有引起人们足够的重视。纤维素水解成糖的过程是制造生物质燃料乙醇的关键步骤,主要有酸解法和酶解法两种工艺。本文详细地研究了黏胶纤维酶水解工艺。采用正交设计的方法,研究了影响水解反应的显著性因素,详细研究了反应时间、反应温度、酶用量及其添加方法等因素对反应过程的影响,用SEM方法,对水解过程中纤维结构的变化进行了探讨研究,并对黏胶纤维水解工艺的优化做了初步的探讨。正交实验的结果表明,本研究条件下,最佳水解工艺参数为:固-液比2g/200ml,酶用量10ml,反应温度55℃,PH值4.5,黏胶纤维的水解率约为87%。研究表明:黏胶纤维酶水解反应可分为慢速的初期、快速的中期、几乎不再反应的后期。本实验条件下,水解反应进行80~120min为宜。在酶的使用温度范围内,升高反应温度有利于加速反应速率、缩短反应时间、提高最终水解率,本实验条件下,反应温度控制在55℃为宜。采用分批加入催化剂的方法与一次加入催化剂及纤维预处理的方法相比,可以有效的缩短水解反应时间,有利于生产成本的降低。对不同反应阶段的纤维的电子扫描电镜拍片的结果表明,水解反应过程中,纤维的结构受到显著破坏,且纤维结构破坏的程度对黏胶纤维的水解反应有重要的影响。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章前言  8-9
第2章文献综述  9-19
  2.1 引言  9-11
    2.1.1 世界及我国面临的能源危机  9
    2.1.2 能源消费对环境的影响  9-11
  2.2 生物质能源的开发和利用  11-13
    2.2.1 生物质能的定义和特点  11-12
    2.2.2 生物质能开发利用的意义  12-13
  2.3 燃料乙醇的研究意义  13-14
    2.3.1 缓解能源危机  13
    2.3.2 减轻环境污染  13
    2.3.3 推动农业生态良性循环  13-14
  2.4 燃料乙醇在我国的发展概况  14-16
    2.4.1 应用背景  14
    2.4.2 开发现状  14-15
    2.4.3 存在问题  15
    2.4.4 发展方向  15
    2.4.5 纤维素水解制备燃料乙醇的意义  15-16
  2.5 纤维素水解的一般方法  16-18
    2.5.1 利用天然植物原料制备燃料乙醇  16-17
    2.5.2 纤维素降解方法  17-18
  2.6 纤维素酶水解过程中与纤维的互相作用  18-19
第3章实验部分  19-21
  3.1 原料与试剂  19
  3.2 酶水解反应  19
  3.3 水解率的测定  19-21
    3.3.1 最终水解率的测定  19-20
    3.3.2 中间取样水解率的测定  20
    3.3.3 试样扫描电镜  20-21
第4章结果与讨论  21-36
  4.1 反应原理  21-22
  4.2 正交试验结果  22-25
  4.3 黏胶纤维酶水解反应影响因素的研究  25-28
    4.3.1 纤维素结构对酶解的影响  25
    4.3.2 反应时间的影响  25-26
    4.3.3 反应温度的影响  26-27
    4.3.4 纤维素酶及其用量的影响  27-28
  4.4 水解反应后纤维结构的变化  28-30
  4.5 水解反应工艺的优化  30-36
    4.5.1 纤维预处理  30-33
    4.5.2 酶加入方法  33-36
结论  36-37
参考文献  37-41
论文发表  41-42
致谢  42

废弃黏胶纤维酶水解反应工艺研究

内容摘要

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