论文部分内容阅读
玉米芯是一种来源广泛、廉价易得的农业副产物。在国内玉米芯多被焚烧处理，造成资源浪费和污染环境。玉米芯中纤维素和半纤维素总含量超过70%，是可开发转化的重要生物质资源。本文通过合成绿色溶剂[AMIM]C1(1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐)，实现玉米芯中纤维素和半纤维素的有效分离，探讨了纤维素在[AMIM]C1离子液体中的溶解条件，并对提取的再生纤维素进行酶水解条件研究。主要内容如下： 1、通过单因素和正交试验，得出以1-甲基咪唑和烯丙基氯合成离子液体[AMIM]C1的最佳工艺为：温度60℃，反应时间10h，1-甲基咪唑同烯丙基氯的摩尔比1:1.4，此时[AMIM]CI的产率最高达到92.18%。红外光谱、核磁共振分析确证产物为[AMIM]C1；热重分析显示[AMIM]C1的分解温度为272.38℃。合成的离子液体[AMIM]C1对微晶纤维素和玉米芯纤维素具有优良的溶解性能，其溶解度随着温度升高和时间延长而增加。微晶纤维素在100℃，1h后溶解度为9.53%，玉米芯纤维素溶解度为6.02%。红外光谱分析表明，溶解前后的纤维素无衍生基团产生，未发生化学反应，为直接物理溶解。 2、通过单因素和正交试验优化玉米芯脱除木质素的最佳预处理工艺为：NaOH浓度2%，时间90 min，固液比1:20，温度选择115℃，木质素脱除率达到62.49%。考察了反应温度、反应时间、沉淀剂添加量对[AMIM]C1离子液体分离棕纤维素中纤维素的效果，结果表明，[AMIM]C1离子液体溶解分离纤维素的最佳温度在90℃-110℃之间，加热时间70 min，沉淀剂体积为60mL，此时纤维素的溶解率18.35%。红外光谱分析结果显示，提取产物的红外特征峰同微晶纤维素的特征峰一致。 3、通过单因素和正交试验，得到玉米芯原料的酶解糖化条件为：温度50℃、酶添加量720U、pH4.8、底物浓度100g/L、时间72h，其最大酶解率为13.08%。玉米芯分别经过1.0%硫酸、1.5%氢氧化钠、3.0%双氧水、1.5%碱性双氧水(氢氧化钠浓度)预处理，其纤维素酶解率分别为28.04%、38.29%、20%、46.08%；而[AMIM]C1离子液体再生纤维素酶解率达到57.68%。