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      目前,在化石能源日益減少,環(huán)境污染問題和糧食危機(jī)日益嚴(yán)重的大背景下,專家們認(rèn)為,世界能源結(jié)構(gòu)亟待從化石能源為主的模式轉(zhuǎn)向可再生生物能源為主的模式轉(zhuǎn)化。

      在查閱大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,本文針對(duì)實(shí)驗(yàn)室自組裝的超臨界反應(yīng)裝置,制定一套稻稈在超臨界水中糖化的試驗(yàn)方案,進(jìn)行一系列實(shí)驗(yàn),針對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果進(jìn)行理論分析。首先以稻稈作為原材料,利用化學(xué)方法對(duì)其進(jìn)行成分分析,并進(jìn)行超臨界水糖化實(shí)驗(yàn)研究,通過高效液相色譜分析水溶性部分中還原糖分布和產(chǎn)量,考察了反應(yīng)壓力、溫度和物料比對(duì)產(chǎn)物的影響,由此確定在410℃的反應(yīng)溫度下,反應(yīng)壓力為23MPa,液固質(zhì)量比為80.00:6.00是為本實(shí)驗(yàn)設(shè)備的稻稈在超臨界水中糖化的較佳工況。然后利用不同濃度的NaOH溶液對(duì)稻稈進(jìn)行預(yù)處理,通過成分分析,利用掃描電鏡和X射線衍射,分別考察處理前后的稻稈成分,微觀形貌以及結(jié)晶情況。繼而對(duì)處理后的稻稈進(jìn)行超臨界水糖化實(shí)驗(yàn),研究表明:隨著預(yù)處理的氫氧化鈉溶液濃度升高,超臨界水糖化稻稈的還原糖濃度先升高后降低,纖維素的糖化率呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)。經(jīng)3%NaOH溶液處理的稻桿糖化所得的還原糖濃度較高,達(dá)到1.08g/L,糖化率達(dá)到2.65%。同時(shí)本文還以H2SO4、NaOH、Na2CO3、CuSO4、Al2O3、CaCO3和MgSO4為催化劑,考察了稻稈在超臨界水中糖化受到催化劑種類和質(zhì)量的影響,研究表明:不同的催化劑會(huì)促使稻桿糖化的產(chǎn)物分布發(fā)生變化,且產(chǎn)量也發(fā)生不同規(guī)律的變化。

      隨著H2SO4加入量的增加,葡萄糖的濃度逐漸增加,在加入0.8gH2SO4時(shí),葡萄糖濃度達(dá)到0.11g/L,糖化率達(dá)到0.46%。這一現(xiàn)象表明:H+的增加有效促進(jìn)纖維素的水解;而NaOH和Na2CO3的加入則使得還原糖濃度呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)。在添加CuSO4為催化劑的實(shí)驗(yàn)中,僅產(chǎn)生了少量果糖,未發(fā)現(xiàn)葡萄糖的存在,我們認(rèn)為葡萄糖發(fā)生了異構(gòu)化,生成果糖。