環(huán)境功能高分子材料之纖維素

環(huán)境功能高分子材料

之纖維素材料科學(xué)與工程學(xué)院變廢為寶……纖維素簡(jiǎn)介來(lái)源廣泛:植物、動(dòng)物、微生物每年全世界產(chǎn)量超過(guò)1000萬(wàn)噸可再生生物可降解和生物相容性大量的羥基基團(tuán)纖維素簡(jiǎn)介WWW.SOPPT.CN纖維素結(jié)構(gòu)

纖維素結(jié)構(gòu)纖維素轉(zhuǎn)化為燃料乙醇纖維素半纖維素木質(zhì)素纖維素廢棄物催化水解為單糖，再經(jīng)發(fā)酵成為乙醇不能被水解。在纖維素周圍形成保護(hù)層，影響纖維素水解物理法：機(jī)械研磨法、高溫分解法化學(xué)法：臭氧法、酸處理法、堿處理法、氧化脫木質(zhì)素、有機(jī)溶劑處理物理化學(xué)法：蒸汽爆破法、氨法爆破、CO2爆破法生物法預(yù)處理預(yù)處理目的：打破纖維素分子的結(jié)晶結(jié)構(gòu)和保護(hù)層，使材料變得蓬松，易于被纖維素霉作用。常用方法：氨法爆破技術(shù)（ammoniafiberexplosion,即AFEX）。優(yōu)點(diǎn)：產(chǎn)生的纖維活性高,酶解所得糖濃度高,水解產(chǎn)物對(duì)發(fā)酵的抑制作用小,過(guò)程殘留物少,設(shè)備投資成本低,操作簡(jiǎn)單。纖維素生產(chǎn)乙醇工藝水解工藝濃酸水解稀酸水解結(jié)晶纖維素在較低溫度下可完全溶解在硫酸中，轉(zhuǎn)化成含幾個(gè)葡萄糖單元的低聚糖。把此溶液加水稀釋并加熱，經(jīng)一定時(shí)間后就可把低聚糖水解為葡萄糖。溶液中的氫離子可和纖維素上的氧原子相結(jié)合，使其不穩(wěn)定，易和水反應(yīng)，纖維素長(zhǎng)鏈即在該處斷裂，同時(shí)又放出氫離子，從而實(shí)現(xiàn)纖維素長(zhǎng)鏈的連續(xù)解聚，直到分解為葡萄糖。酶水解內(nèi)切葡聚糖酶，外切葡聚糖酶和纖維素二糖酶。發(fā)酵工藝聯(lián)合生物加工工藝濃酸水解圖-1Arkenol公司的濃酸水解流程圖稀酸水解圖-2兩步稀酸水解酶水解優(yōu)化酶水解效率：優(yōu)化預(yù)處理系統(tǒng)循環(huán)使用未消耗的底物和溶液中的酶以降低酶的成本間歇補(bǔ)充原料和添加酶，使整個(gè)過(guò)程維持較高濃度的纖維素開(kāi)發(fā)具有高活性的纖維素酶開(kāi)發(fā)新型水解反應(yīng)器研究酶與底物相互作用以及半纖維素和木素對(duì)酶水解的影響的機(jī)理發(fā)酵纖維素酶轉(zhuǎn)化率低及其酶活性不穩(wěn),是限制纖維素生產(chǎn)乙醇的主要環(huán)節(jié)。菌種主要有木霉屬(Trichoderma)、曲霉屬(As-pergillus)和青霉屬(Penicillium)的菌種。另外,多種纖維素酶的混合使用,以及酶的超濾膜回收方法,也為解決里氏木霉菌形成纖維二糖能力低的問(wèn)題展現(xiàn)了美好前景。前景展望從發(fā)展的眼光看,只有以纖維作為燃料乙醇生產(chǎn)的原料,依靠生物技術(shù)、基因技術(shù)等高新技術(shù)的發(fā)展,通過(guò)篩選種植高能、高產(chǎn)生物資源,利用我國(guó)大量的農(nóng)業(yè)廢棄資源和工業(yè)廢棄物資源,完成由糧食生產(chǎn)燃料乙醇―纖維素生產(chǎn)燃料乙