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时间:2018-07-30
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1、二安替比林邻溴苯基甲烷对羟自由基的显色反应研1曲靖师范学院化学化工学院2012届本科毕业论文1引言1.1研究目的和意义近年来,随着石油资源的日益枯竭,以植物资源作为可再生能源的研究日益迫切[1]。再生能源的研究已成为维持人类社会可持续发展的紧迫任务。乙醇作为一种燃烧效[2][3][4]率高,污染物排放少的理想可再生替代能源,世界各国都很重视其发展。燃料乙醇即可以缓解能源短缺问题又可以减轻环境污染。长期以来,粮食一直是发酵制酒精的主要原料,但是随着人口的增长和可利的用土地的减少,粮食问题日益严峻,以粮食为原料
2、的乙醇发酵工业生产难以为继。2004年,美国国家能源委员会曾从资源丰富性、CO2减排性、与基础设施相容、2020年与汽油的竞争性等4个方面,对比了氢能、玉米、乙醇、秸秆乙醇和生物柴油,其中纤维素乙醇显示出了巨大的优越性[5]。据报道,纤维素乙醇和经其他生物质资源产生的乙醇有削减温室气体排放86%的潜能。地球上每年植物光合作用的生物量可达2000亿t,其中大部分为木质纤维素类,它的主要成分是纤维素、木质素、半纤维素。以纤维素类生物质生产燃料乙醇由于其原料来源广泛,资源丰富及环保效益良好而被认为是最有前景的生产
3、燃料乙醇的方法之一[7]。乙醇高粱能源牧草是生物质能源中生产成本较廉价,资源广泛,不与粮食作物争耕地的纤维素类生物质资源之一。开发乙醇高粱这种木质纤维素类物质制取燃料乙醇,不仅可以缓和能源供应紧张,而且也具有极其重要的环保作用。美国Pimentel等[8]1973年在《Science》撰文指出农林剩余物及草类可以作为国家的重要能源资源。而我国草类资源丰富,约有6352种,分属于246科的1545属中,广泛分布在我国草原牧区。乙醇高粱是一种具有适应性广、抗逆性强、高产稳产等特点的能源牧草,我国边际土地资源丰富
4、,约有1.16亿hm2的荒地、滩涂、盐碱地等边际性的土地适宜发展非粮能源植物种植产业,为生物质能源的开发利用提供了良好的原料来源和生产基地。但由于木质纤维素原料本身的结晶度和难于降解性,木质纤维素原料生产乙醇,在水解之前要对原料进行预处理才能获得较高的转化率。因此高效、便捷的预处理技术是木质纤维素原料生产燃料乙醇的关键所在。[6]1.2国内外研究现状20世纪90年代初,国内外学者开始对木质纤维素的预处理进行研究[9-14]。目木质纤维素的乙醇转化是当前世界性的热门研究课题处理技术作为关键步骤和核心技1李晶晶
5、:不同酸浓度对能源牧草-乙醇高粱预处理的影响术是研究开发的焦点[15]。通过预处理,可以改变木质纤维素的物理和化学结构有效推动木质纤维素的生物转化。当前国内外对木质纤维素的预处理方法可分为以下几种,物理方法-主要是机械粉碎法、蒸汽爆破、超临界水处理和湿氧化法。化学方法-主要包括碱处理、稀酸处理、浓酸处理、氧化剂处理以及有机溶剂处理。生物方法、或者是将其中的某些方法进行组合使用,以达到较好的处理效果,具有较好经济前景的预处理方法有以下几种[16]。1.2.1机械粉碎法通过机械削切和研磨分别将木质纤维处理成粒径
6、10-30mm和0.2-2.0mm颗粒,可有效降低木质纤维素的结晶度和消化效率[17]。震动球磨技术能比普通球磨技术更有效地降低木质纤维素的结晶度和消化特性。相对来说,机械粉碎耗时长、耗能高、造成预处理成本太高,无法在工业化生产中广泛使用[18]。1.2.2蒸汽爆破法蒸汽爆破是当今应用最为广泛的木质纤维素预处理技术,通过将木质纤维素经高压饱和蒸汽溶解然后瞬间降压,达到破坏木质纤维素结构的目的。一般认为,半纤维素在爆破过程中被产生的醋酸和其他的有机酸所溶解。从而导致纤维素暴露出来,增大了微纤维与酶的可及性,木
7、质素只有小部分被溶解,含量变化不大。但是在溶解的过程中木质素发生解聚,再聚合的反应,致使木质纤维素的表面结构发生变化,瞬时爆破使样品被破碎降解,增大了反应的可接触面积,这些因素都能够提高纤维素的水解效率。温度、颗粒的粒径大小和含水量、压力保持时间、高温短时处理、或者低温长时间处理几方面的因素都会影响蒸汽爆破处理的效果,都能够使半纤维素达到最大溶解程度。相对于蒸汽爆破法、机械粉碎可以节省大约70%的能量同时又对环境不产生较大污染。近几年来,通过加入各种催化剂,酸或碱,或者改换不同的蒸汽介质(如氨水),发展出许
8、多新型的爆破技术,有效推动了预处理技术的发展,使蒸汽爆破成为最接近商业化应用的预处理方法。大量不同种类的木质纤维素预处理试验证明了蒸汽爆破技术的可行性,其使用规模也在不断扩大,在加拿大,logen工厂已经建立了一套利用该技术处理木质纤维素的中试装置。尤其在阔叶树木及农作物秸秆的处理方面,蒸汽爆破法被看作是最具有经济价值的预处理技术[19]。蒸汽爆破法的局限主要包括半纤维素的分解木质素的不完全降解以及在处理过程中产
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