碱催化乙醇法预处理对芦竹结构性能的影响开题报告

1. 研究目的与意义

进入新世纪以来人类世界面临着前所未有的资源、能源、环境问题，能源危机日趋严重。而木质纤维素材料是一种比较廉价易得的原料，富含纤维素和半纤维素类聚糖物质，几乎是一种取之不尽且可再生的能源和化学品资源。而且我国芦竹资源丰富，但是利用率非常低，因此，在我国芦竹的的开发利用具有广阔的前景。但从目前的发展水平来看，纤维素生产在技术上已经可以实现，但还不能在全世界范围内实现大规模的工业化生产，其中预处理是成本最高的单元处理环节，也是最重要的一环。

本课题采用碱催化乙醇法对芦竹进行预处理，根据测试原料的结晶度、表面形态及热稳定性、区域化学分布等来探讨碱催化乙醇法对芦竹结构性能的影响，以拓展碱催化乙醇法在木质纤维素材料预处理上的应用。进而推广芦竹、秸秆等木质纤维材料在生产上的应用。

2. 国内外研究现状分析

木质纤维素原料结构主要由纤维素、半纤维素和木质素三大部分组成。木质素与半纤维素以共价键形式结合，将纤维素分子包埋在其中，形成一种天然屏障，使酶不易与纤维素分子接触。且纤维素本身结构紧密、结晶度较高，使得纤维素在酶制剂中难于溶解及进一步发生水解，所以预处理是木质纤维材料利用必不可少的环节。

预处理工艺通过减少木质纤维中半纤维素和木质素含量，增加纤维素的比表面积，减小纤维素的结晶度，增加孔隙度以及改变木质素结构等途径，来提高纤维素的水解能力。

目前的预处理工艺可分为物理法、化学法、物理－化学法及生物法等，主要有: 机械粉碎( 球磨、振动磨等)、高温液态法、高能辐射、微波处理、高温分解、蒸气爆破法、酸水解法、碱处理法、过氧化物法及有机溶剂法等。

3. 研究的基本内容与计划

2018年1-3月：收集资料、阅读文献、准备实验原料，确定具体实验方案。

2018年3-4月：实验，采用红外光谱、x射线衍射、扫描电镜等测试预处理结果。

2018年5月：总结，撰写论文。

4. 研究创新点

现阶段预处理的工艺以酸、碱以及有机溶液预处理方法为主，但每种方法都有缺陷和不足，本课题通过探讨碱催化乙醇法对芦竹结构性能的变化来研究碱催化乙醇的方法对纤维素酶解率的影响，进而拓展碱催化乙醇法在预处理上的应用。

此外，实验选定芦竹为原料，芦竹具发达根状茎。秆粗大直立，坚韧，具多数节，在我国分布广产量高，且纤维素含量高，木质素和灰分的含量少，但目前芦竹的使用仅限于造纸等，利用率较低，具有很高的开发价值。