木材原料绿液预处理研究开题报告

1. 研究目的与意义

随着化石燃料资源的日趋枯竭和环境污染日益严重，利用再生能源为石化产品的替代品变得愈加重要。而燃料乙醇是生物质液体能源物质的主要形式，也是化石燃料最可能的替代品。与传统能源相比，燃料乙醇具有2 个显著优势：一是一种清洁能源；二是一种可再生能源，因而备受睐。 目前，世界乙醇生产主要以淀粉类（粮食作物为主，如玉米、木薯等）和糖类（如甘蔗、甜菜等）作为发酵原料。采用微生物法发酵生产乙醇技术成熟，但是高昂的原料成本使粮食发酵生产乙醇的工业应用受到限制，同时存在与人争粮或与粮争地等弊端，并且导致粮食价格持续走高，因此寻找新的原料势在必行。所以现在科学家把目光投向成本更为低廉、来源更广泛的木质纤维素原料。它不仅包括秸秆等农业废弃物，还包括城市固体废弃物、办公废纸、杂草、锯末等以及市政废水中的固体部分。 地球上每年植物光合作用的生物量可达2 000 亿t，其中大部分为木质纤维素类，它的主要成分是纤维素、木质素、半纤维素。在植物组织中木质素与半纤维素以共价键形式结合，并将纤维素分子包埋其中，形成一种坚固的天然屏障，使一般微生物很难进入使其降解。木质纤维素原料生产燃料乙醇的过程主要包括预处理、糖化、发酵等，其预处理是生物转化的关键步骤，影响整个纤维素酒精生产过程。因此高效、便捷的预处理技术是木质纤维素原料生产燃料乙醇的关键所在。 预处理的目的是使纤维素与木质素、半纤维素等分离，使纤维素内部氢键打开，使结晶纤维素成为无定型纤维素，以及进一步打断部分β-1，4-糖苷键，降低聚合度，改变天然纤维素的结构，破坏纤维素木质素半纤维素之间的连接，降低纤维素的结晶度以及提高基质的孔隙率。常用的预处理方法可分为物理法、化学法、物理化学结合法和生物法4 大类。

本次研究的主要目的是利用硫化钠（Na₂S）、碳酸钠（Na₂CO₃）、碳酸氢钠（NaHCO₃）对马尾松、杂交鹅掌楸进行预处理，其主要研究内容是：（1）不同条件下（化学药品用量和温度）木材原料（马尾松、杂交鹅掌楸）预处理（绿液预处理）对原料得率及主要化学成分的（木质素）的影响；（2）对数据处理分析，找出碱性水解、剥皮反应组分变化规律。

2. 国内外研究现状分析

迄今为止，全世界已经有几十套纤维质原料经纤维素酶水解成单糖的中试生产线或小试生产线，大部分是以乙醇为最终主产品。

这些试验或试生产机构包括美国陆军natick研究发展中心、美国加州大学劳伦斯伯克莱实验室、美国阿肯色大学生物量研究中心、美国宾夕法尼亚大学、加拿大iogen公司、加拿大forintek公司、法国石油研究院、日本石油替代品发展研究协会、瑞典林产品研究实验室、瑞典隆德大学、奥地利格拉兹大学、芬兰技术研究中心、印度理工学院等。

综上所述，在国外，以纤维质为原料生产酒精正逐步走向一个技术成熟的阶段。

3. 研究的基本内容与计划

1)三月上旬查看文献资料，了解实验背景；

2) 三月中下旬开始实验，用绿液预处理马尾松和杂交鹅掌楸，记录数据;

3) 结束实验后，分析数据，得出结论；

4. 研究创新点

绿液处理较硫酸盐法得率高，黑液pH值低，对环境污染小；多糖保留效果较好。