纤维素结晶结构抗降解屏障之一.ppt

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1、第二章生物质原料主要内容一、生物质种类二、木质纤维素类生物质（重点）二、生物质资源一、生物质种类化学成分来源主要生物能源产品作物类能源植物类有机废弃物类淀粉类谷物籽粒、薯类—食品及农产品加工废弃物燃料乙醇、沼气、氢气等糖类甜菜、甘蔗等甜高粱、菊芋等废糖蜜、糟渣等燃料乙醇等油脂类油菜、向日葵、大豆等木本油料植物、微藻等工业废弃油脂、地沟油等生物柴油等纤维类—芒草、柳枝稷等多年生草本植物及能源林秸秆、林业剩余物及有机垃圾成型燃料、燃料乙醇、生物质煤气、生物质电力等二、木质纤维素类生物质生物质抗降解屏障木质

2、纤维素纤维素乙醇1.木质纤维素化学组成木质纤维素三大成分的大致比例半纤维素是木糖、阿拉伯糖、半乳糖、甘露糖、葡萄糖等构成的一类多糖化合物。半纤维素分子结构模型半纤维素具有支链，因此它的聚集态结构一般是无定形的，易于生物降解。1.木质纤维素化学组成几种半纤维素分子结构1.木质纤维素化学组成几种不同生物质原料中木质素分配比例2.生物质抗降解屏障生物质抗降解屏障：是指木质纤维素抵抗酶及微生物降解的各种特性的统称。预处理发酵水解纤维素乙醇生产工艺流程木质纤维素纤维素乙醇木质纤维素抗降解特性2.生物质抗降解屏障

3、木质纤维素组分特性生物结构特性木质素纤维素抗降解屏障之一：纤维素结晶结构纤维素：由葡萄糖通过β-1,4糖苷键联结而成的线型高分子化合物。纤维素分子聚集形成的结晶结构纤维素分子抗降解屏障之一：纤维素结晶结构基元纤丝植物细胞壁基元纤丝及其合成模型抗降解屏障之一：纤维素结晶结构抗降解屏障之一：纤维素结晶结构植物细胞壁合成示意图微纤丝SEM照片抗降解屏障之一：纤维素结晶结构抗降解屏障之一：纤维素结晶结构纤维素的抗降解特性：结晶结构延缓了酶水解进程，使纤维素具有了抗降解的特性。酶水解纤维素模拟图片纤维素酶纤维素

4、纤丝木质纤维素抗降解特性木质纤维素组分特性生物结构特性木质素纤维素2.生物质抗降解屏障抗降解屏障之二：木质素大分子木质素：是由3种苯基丙烷单体聚合而成的高度复杂且稳定的高聚物。木质素的基本结构单元人为构造的木质素大分子模型抗降解屏障之二：木质素大分子木质素片段聚合形成的颗粒单体之间具有强的电子能量，使得木质素大分子被破坏以后，其片段能够重新聚合。高度稳定和复杂的特性使木质素极难被生物降解。木质素对纤维素酶具有吸附性能。木质素的抗降解特性：抗降解屏障之二：木质素大分子木质素是大自然创造的唯一具有苯环结构

5、的天然高分子化学物，承担着保护植物免受微生物侵袭的重要使命!木质纤维素抗降解特性木质纤维素组分特性生物结构特性木质素纤维素细胞壁2.生物质抗降解屏障抗降解屏障之三：非均质细胞壁S1：初生壁山毛榉细胞显微照片S2：次生壁ML：胞间层纤维细胞结构模型抗降解屏障之三：非均质细胞壁抗降解屏障之三：非均质细胞壁初生壁S1：木质化程度高；次生壁S2和S3：木质化程度低；三大组分在细胞壁上的分布胞间层ML：木质化程度最高。抗降解屏障之三：非均质细胞壁细胞壁的抗降解特性：木质素在细胞壁上由内而外分布密度逐渐增加，这种

6、非均质细胞壁使细胞具有了抗降解的功能。木质素在火炬松细胞壁上的分布（橙红色荧光显示部位为木质素）木质纤维素抗降解特性木质纤维素组分特性生物结构特性木质素纤维素细胞壁表皮组织维管束2.生物质抗降解屏障抗降解屏障之四：表皮组织及维管束表皮组织的抗降解特性：具有疏水性的蜡质层，能抵抗微生物入侵。玉米秆组织结构表皮组织维管束导管纤维细胞抗降解屏障之四：表皮组织及维管束玉米秆维管束及其螺旋状导管增厚层互花米草环形导管增厚层维管束的抗降解特性：高度木质化的导管具有抗降解的特性。抗降解屏障之四：表皮组织及维管束互花

7、米草总结1.分子层面：纤维素结晶结构木质素大分子2.细胞层面：非均质细胞壁结构3.组织层面：表皮组织维管束生物质抗降解屏障玉米秸秆的堆积密度为30~50kg/m3。褐煤560～600kg/m3；烟煤800～900kg/m3。堆积密度：指在自然堆积情况下包括燃料颗粒空间在内的密度，反映了单位体积中燃料的质量。真实密度：即通常所说的物质的密度，是指颗粒间空隙为零时计算的物质密度。3.木质纤维素类生物质物理特性部分生物质堆积密度3.木质纤维素类生物质堆积密度几种木质纤维素原料的元素组成和热值原料种类元素含量

8、（%）低位发热量（kJ/kg）CHONS麦秸49.046.1643.411.050.3415371稻草48.875.8444.380.740.1713977玉米秸49.955.9743.120.830.1315547高梁秸48.636.0844.920.360.0115047稻壳46.206.1045.002.580.1414557玉米芯48.45.5044.300.30－14395花生壳54.96.7036.901.370.121417豆秸44.795