汽爆酸碱耦合解聚玉米秸秆分子结构的研究 study on the molecular structure of corn stalk after depolymerization with steam explosion coupled with acid and alkali.pdfVIP

2013年7月 中国粮油学报 V01．28，No．7 第28卷第7期 JoumaIoftheChineseCereMsandOilsAssociafion Jul．2013 汽爆酸碱耦合解聚玉米秸秆分子结构的研究 孙永刚1’2 马玉龙1’2 麻晓霞2 常 璇2 惠兴育2 孙瑞珠2 (宁夏大学能源化工国家重点实验室培育基地1，银川750021) (宁夏大学化学化工学院2，银川750021) 构进行解聚处理，并对解聚前后秸秆的结构、化学组成、热稳定性能进行分析和表征。结果表明：与未处理前 相比，经蒸汽爆破+碱解聚处理后，秸秆中大部分半纤维素被脱除，半纤维素由29．10％最低可降至4．61％， 木质素由38．12％最低可降至10．74％。经蒸汽爆破酸耦合和蒸汽爆破碱耦合解聚处理后，纤维素含量由 J／g和 114．79 oC，热稳定性能增加，表面结构疏松，出现小孔和裂缝。说明蒸汽爆破酸耦合和 J／g，降解温度达到350 蒸汽爆破碱耦合解聚方法对玉米秸秆分子结构有一定的解聚效果。但就脱除半纤维素效果而言，蒸汽爆破碱 耦合法优于蒸汽爆破酸耦合法。 关键词蒸汽爆破酸碱解聚玉米秸秆 中图分类号：TQ353．14文献标识码：A 文章编号：1003—0174(2013)07—0029—07 随着石化资源的日益枯竭，能源危机日趋加剧， NH，+蒸汽爆破法可以去除部分半纤维素和木质素， 因而开发可再生能源已迫在眉睫¨。2J。世界许多国 破坏纤维素晶体结构H2。14I。本研究采用蒸汽爆破、 家都已经开始研究和推进生物质资源(尤其秸秆资 源)的高效转化应用，如日本的新阳光计划、印度的 对玉米秸秆进行解聚处理，并对秸秆解聚后的结构， 绿色能源工程、美国的能源农场和巴西的酒精能源 化学组成、热稳定性能、表面形貌的变化进行研究， 计划等，可见，高效利用生物质资源成为可持续发展 旨在为秸秆大分子解聚方案的设计与选择提供相关 的长期战略性举措∞J。我国秸秆资源量居世界第 依据，为玉米秸秆综合开发、酶解生产生物质资源提 一，年产秸秆超过8亿吨，为我国发展秸秆生物质能 供有效地前处理方法，为玉米秸秆开发研究和应用 源创造了充足的原料保证。 提供一定机理依据和参考。 秸秆主要是一类由纤维素、半纤维素和木质素 通过氢键及其他化学键、分子键结合而成的具有复 1 材料与方法 杂聚合结构的高分子化合物H一7J，其中半纤维素和木 1．1材料 质素联接成网状结晶结构，而纤维素镶嵌于其 玉米秸秆取自宁夏银川市西夏区周边农场。自 中旧。9J。秸秆结构解聚的主要目的是改变或者破坏 来水洗净，风干，粉碎，过80目筛，105℃下烘干备 组成单元或结构之间的连接方式，增加纤维素酶解 用。 率和转化效果，为后续纤维素乙醇或纤维素化学品 1．2主要仪器 的制备提供优质原料。目前研究报道的解聚方法主 HH一4数显恒温水浴锅：山东鄄城华鲁电热仪 要有物理法、化学法、生物法或几种方法的耦 器有限公司；YDL—FIWE3纤维素测定仪：北京恒奥 合¨0‘11J，但从经济、环保、能耗角度考虑，物理辅助 德仪器仪表有限公司；DZF一1真空干燥箱：上海一 化学法是相对较好的解聚方法。研究表明，利用 光谱仪：日本岛津公司；JSM7500F场发射电子扫描显 基金项目：国家自然科学基金，宁夏大学大学生科技 创新与人文社会科学研究项目(12HGGl4) 微镜：日本JEOL公司；SetsysEvolution差热分析仪： 收稿日期：2012—09—25 法国塞塔拉姆仪器公司；QB一200蒸汽爆破试验台： 作者简介：孙永刚，男，