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随着煤、石油和天然气等不可再生化石燃料的不断消耗,寻求无污染的可再生替代性能源越来越重要。生物质在自然界储量巨大,稀酸水解后可生成木糖、阿拉伯糖、葡萄糖、果糖、甘露糖等,经发酵可生产木糖醇、乙醇等清洁化工燃料,可以有效缓解环境污染以及能源危机。二次纤维废纸作为植物纤维类物质,国内利用方式单一,利用率低,同时回用产生二次污染。鉴于此,本文从化工环保与能源短缺角度出发,对废纸稀酸水解糖化发酵制取乙醇进行了研究,以期达到废纸的综合利用,减轻环境污染的目的。通过正交试验对比了二次纤维废纸和原生纤维桉木片的水解特性,发现以二次纤维废纸为原料还原糖得率明显高于以桉木片为原料进行的水解。接着,对二次纤维废纸的稀酸水解糖化进行了单因素实验,探讨了水解温度、H2SO4浓度、时间、液固比以及不同无机酸(H2SO4、H3PO4、HNO3)、催化剂(FeSO4、CuSO4、Al2(SO4)3)对水解效果的影响,得到最大还原糖得率为46.45%。最后,利用HPLC以及GC/MS对稀硫酸水解液中单糖以及糠醛、羧酸等组分进行了定性分析;利用FT-IR以及X射线衍射对不同水解时间后的废纸残渣的结晶度以及基团结构变化进行了分析,结晶度呈现先增加后减少的趋势。采用水热法以葡萄糖为原料制备了碳材料,并利用磺化作用使碳材料引入了-COOH、-OH、-SO3H基团,制得了固体酸磺化碳。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射对所制备的催化剂进行了物相与结构表征;以酸值为评价指标对该固体酸磺化条件反应温度、反应时间以及固液比(碳化物:硫酸量)进行了优化,得到最大酸值1.580mmoL(NaOH)/mL;利用该磺化碳对废纸进行了水解糖化,该固体酸可以有效地催化废纸水解糖化,最大还原糖得率为26.65%。但催化剂稳定性较差,重复使用三次后,由于表面磺酸基团流失,还原糖得率下降20.33%。催化剂的活性可以通过再磺化得到恢复。从纤维素结构出发,结合利用HPLC以及GC/MS分析了水解液副产物,探讨了纤维素的水解机理以及水解途径。发现纤维素通过水解生成低聚糖以及单糖(以葡萄糖为主),葡萄糖经开环、脱水、聚合等反应进一步生成羟甲基糠醛、糠醛、乙酰丙酸等小分子物质。利用seaman模型对不同温度下的不同时间得到的数据还原糖得率进行了最小二乘法非线性拟合求得了不同温度下的动力学参数,该模型能够很好的拟合实验数据。利用Arrhenius方程进行线性拟合求取了废纸水解活化能,活化能为36.3kJ/mol。在硫酸质量分数4%、温度190℃、时间40min、液固比15(ml/g)、助催化剂(FeSO4)1%情况下以废纸为原料制取水解液。在温度28℃、转速150r/min、接种量10%条件下,利用酿酒酵母(CICC1001)对水解液发酵制取乙醇进行了研究,考察了菌种生长情况、菌种耐受性、菌种驯化、水解液过中和处理以及助催化剂(FeSO4)对乙醇产量的影响,得到乙醇最高产量为20.01g/L。本课题的研究为废纸的利用寻求了一种综合利用新途径,以期达到消除污染以及缓解能源危机的目的,具体到工业生产还有待进一步深入研究发展。