浓酸水解反应条件温和,在常温常压下就可以进行,而且能耗低、速度快、得糖率高、副产物少,但是浓酸腐蚀性强,与产物难分离,而且后期废酸的回收处理也比较麻烦,消耗成本高,就这点不怎么实用。为了解决浓酸水解过程中产生的一些问题,W. A. Farone [7-8]等人用强酸性的聚苯乙烯阳离子交换树脂有效分离酸和葡萄糖,解决了酸与产物分离困难的问题。另一方面,尝试用蒸发硫酸的工艺,使得本来回收处理困难的酸得以重复利用。除此之外,其他的浓硫酸新工艺也不断出现,W. A. Farone [7]等人随后又推出了2步法浓酸水解工艺流程,该工艺使水解时间缩短,水解产率也相对提高。还有研究将可以吸收酚类物质的材料加入浓酸,用它来脱去木质素水解的产物,从而使浓酸得水解率得到提高[9]。由于浓酸水解反应条件相对温和、得糖率高、副产物少,所以用浓酸水解纤维素仍是现如今工业生产生物乙醇的主要途径之一。 文献综述
在有机酸中,马来酸对葡萄糖的降解并没有催化的作用,因此与无机酸水解相比,马来酸水解的葡萄糖产率较高,所获得的糖液中含发酵有害物也比较少[10]。但是,目前有机酸水解工艺仍处于探究阶段,尚未成熟,是否能将其投入大规模实验生产中还需要进一步研究探讨。
目前,纤维素水解的方法任以酸水解为主,其他的水解方法,如超临界水解,因为所需要的条件过于苛刻,所以还在探索之中。要想研究出条件温和、利于环保、酸回收率高且成本低、得糖率高得水解方法,还需要进一步的努力。
1.2.2纤维素酶水解研究现状
与酸水解过程相比,酶水解过程主要存在两个不足之处:1)反应时间长;2)反应过程中酶的活性持续降低。对于酶水解反应的这两个不足,如今研究的主要方向是探究如何缩短反应时间和开发活性较高的复合酶。在如何缩短反应时间方面,除了用稀酸预处理等方法外,近期提出一个在酶水解体系基础上开发新的水解体系:酶-离子液体互溶体系,简化了生产环节的同时还缩短了酶水解的反应时间[11]。Xian [12]等人对该酶-离子液体互溶体系进行了实验研究,结果表明在该体系中进行纤维素水解反应可以缩短酶水解时间,且得糖率大于80%。Bose [13]等人也研究了酶-离子液体互溶体系,并证实了在一种硫酸酯类离子液体中,纤维素酶的热稳定性有所提高,但纤维素酶与离子液体的作用机理还有待更深入的研究,为后续合成更有效的离子液体和更高效的纤维素酶提供理论依据。在高活性酶的开发方面,过去近20年来,糖基水解酶的基因链从一开始的300左右增加到如今10000以上[14],说明人们在纤维素酶的研究上得到了长足的发展[15-16]。
1.3 本论文主要意义及主要内容来!自~优尔论-文|网www.youerw.com
1.3.1 本论文主要意义
本论文基于一种新型的纤维素溶解及再生的方法,主要探索再生纤维素的水解特性及其产物分布情况,旨在通过纤维素溶解-再生过程,提高纤维素水解转化率、还原糖得率以及葡萄糖选择性。本论文有望为新型可再生能源的开发提供新途径。
1.3.2 本论文主要内容
本论文主要考察再生纤维素的水解特点及其产物分析。主要以微晶纤维素和再生纤维素为研究对象,以原料水解转化率以及还原糖得率为主要指标,对比分析再生纤维素的水解制备还原糖潜力;其次初步考察再生纤维素的水解产物分布情况,分析溶解-再生过程对纤维素水解过程中还原糖选择性得影响情况。
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