秸秆制取生物柴油 怎么降低硫酸含量降解纤维素降解菌的筛选

基因工程菌发酵秸秆水解液产生物柴油--《浙江农业学报》2014年02期
基因工程菌发酵秸秆水解液产生物柴油
【摘要】:目前生物柴油的价格是石化柴油的1.5倍,寻求新的廉价易得的原料降低生物柴油的成本是必然趋势。作物秸秆是一种低廉普遍的废弃物,秸秆中含有纤维素,半纤维素等成分,水解成单糖后可以作为合成生物柴油所需的糖类来源。利用前期研究构建的基因工程菌Escherichia coli pET28a(+)-PAW发酵秸秆(玉米秸秆和小麦秸秆)水解液得到乙醇,并在胞内将乙醇与外源添加的脂肪酸进行同步转化合成生物柴油的主要成分脂肪酸乙酯。HPLC分析表明玉米水解液中葡萄糖含量(10.40 g·L-1)较高,小麦水解液中木糖含量(40.56 g·L-1)较高。E.coli pET28a(+)-PAW能够有效地以小麦和玉米两种秸秆水解液作为糖类替代物发酵生产生物柴油,小麦水解液培养基中的生物柴油含量(0.30 g·L-1)高于玉米水解液培养基中的含量(0.25g·L-1),同时也高于现有报道。结果表明,以秸秆水解液作为原料,利用基因工程菌合成生物柴油是可行的,有助于降低生物柴油的原料成本。
【作者单位】:
【关键词】:
【基金】:
【分类号】:Q936;S216.3【正文快照】:
近年来,生物柴油以其无毒、可再生和可生物降解等突出优势,成为备受关注的研究热点。生物柴油是指油酸、亚油酸等长链饱和或不饱和脂肪酸,同甲醇或乙醇等短链醇类形成的脂肪酸甲酯(fatty acid methyl esters,FAMEs)或脂肪酸乙酯(fatty acid ethyl esters,FAEEs)类化合物[1-2]
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【摘要】:随着化石能源的急剧消耗,全球环境问题的日益严峻,生物质能源成为了能源领域研究的热点。由于资源丰富、价格低廉、可再生,天然纤维素有望成为化石燃料的替代品。因此,对玉米秸秆制备生物燃料与5-羟甲基糠醛进行了研究。首先一步法合成得到离子液体:1-甲基-3-甲基咪唑磷酸二甲基盐([DMIM][DMP])、1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯盐([EMIM][DEP])、1-乙基-3-甲基咪唑硫酸氢根([EMIM][HSO4])、1-乙基咪唑氯盐([EMIM]Cl),以桑枝、甘蔗渣、玉米秸秆和纤维素为原料分别制备四种固体酸离子液体,红外光谱、核磁对其分别进行表征。通过超低混合酸模拟酶降解纤维素,对反应的影响因素进行了考察。最优化的反应条件是混合酸浓度0.1%,微波720W、180℃、3min,此时的转化率可到达97.5%。对纤维素的超低酸降解的过程,进行动力学模拟,结果是Maleic-HCl催化性能高于Maleic和Maleic-H2SO4。高温有利于葡萄糖降解反应;低温有利于纤维素降解成葡萄糖的反应。四种固体酸离子液体为催化剂,催化软脂酸与甲醇制备生物柴油,其中桑枝固体酸离子液体作为催化剂的生物柴油转化率达到93.41%。以[DMIM][DMP]离子液体为介质,玉米秸秆为原料,通过纤维素酶的原位酶解和假丝酵母的原位发酵制备生物乙醇,最优化条件是温度为30℃,pH为5.0,反应60h,乙醇产率达到60.375%。以离子液体1-甲基-3-甲基咪唑磷酸二甲基盐([DMIM]DMP)作为溶剂和反应介质,研究超低浓度的混合酸(0.1%马来酸与盐酸)下催化纤维素转化制备5-HMF。反应时间9min,温度240℃,微波功率720W,酸浓度0.1%,固液比1:50为最佳反应条件,此条件下5-羟甲基糠醛的产率最高可达29.13%,转化效率6.48mg/min。
【关键词】:
【学位授予单位】:江苏科技大学【学位级别】:硕士【学位授予年份】:2015【分类号】:TK6;O626.11【目录】:
摘要6-7Abstract7-16第1章 绪论16-28 1.1 生物燃料16 1.2 木质纤维素16-17
1.2.1 纤维素16-17
1.2.2 半纤维素17
1.2.3 木质素17 1.3 木质纤维素的预处理与水解17-18
1.3.1 木质纤维素的预处理17-18
1.3.2 木质纤维素的水解18 1.4 离子液体18-19
1.4.1 离子液体预处理纤维素18-19
1.4.2 离子液体与纤维素酶耦合降解纤维素应用19 1.5 生物柴油19-23
1.5.1 生物柴油国内外研究现状20-21
1.5.2 生物柴油制备方法21-23 1.6 5-羟甲基糠醛23-24 1.7 本论文的研究思路24-28
1.7.1 本论文研究背景24-25
1.7.2 本论文研究内容25-28第2章 离子液体的合成与表征28-36 2.1 实验材料和仪器28 2.2 实验方法28-30
2.2.1 离子液体的合成28-29
2.2.2 固体酸离子液体的制备29-30
2.2.3 离子液体的红外光谱表征30
2.2.4 离子液体的液体核磁氢谱表征30 2.3 结果与讨论30-35
2.3.1 离子液体的红外光谱表征30-31
2.3.2 固体酸离子液体的红外光谱表征31-33
2.3.3 离子液体的液体核磁氢谱表征33-35 2.4 本章小结35-36第3章 超低酸混合模拟酶降解纤维素36-49 3.1 实验材料和仪器36-37
3.1.1 实验原料36
3.1.2 实验试剂36
3.1.3 DNS配制36
3.1.4 实验仪器36-37 3.2 实验步骤37-38
3.2.1 超低混合酸模拟酶降解纤维素37
3.2.2 纤维素降解微波温度的选择37
3.2.3 混合酸浓度的选择37
3.2.4 纤维素降解微波时间的选择37-38
3.2.5 纤维素降解微波功率的选择38 3.3 实验分析方法38-39
3.3.1 DNS测定还原糖的原理38
3.3.2 DNS标准曲线的制作38-39
3.3.3 红外光谱分析39 3.4 纤维素降解动力学模拟39-41
3.4.1 动力学模型的建立39-40
3.4.2 纤维素的水解动力学研究40-41 3.5 结果与讨论41-48
3.5.1 纤维素降解微波温度的选择41
3.5.2 混合酸浓度的选择41-42
3.5.3 纤维素降解微波时间的选择42-43
3.5.4 纤维素降解微波功率的选择43-44
3.5.5 红外图谱分析44-45
3.5.6 纤维素的水解动力学研究45-48 3.6 本章小结48-49第4章 生物柴油/生物乙醇的制备49-58 4.1 实验材料与仪器49-50
4.1.1 实验原料49-50
4.1.2 实验试剂50
4.1.3 实验仪器50 4.2 实验步骤50-52
4.2.1 脂肪酸的发酵50-51
4.2.2 生物柴油的制备51
4.2.3 生物乙醇的制备51-52
4.2.4 分析方法52 4.3 结果与讨论52-56
4.3.1 气质联用52-53
4.3.2 气相色谱仪53-55
4.3.3 原位酶解55-56 4.4 本章小结56-58第5章 超低浓度混合酸催化纤维素制羟甲基糠醛58-68 5.1 实验部分58-60
5.1.1 仪器与试剂58-59
5.1.2 纤维素的催化转化的微波时间选择59
5.1.3 纤维素的催化转化的微波温度选择59
5.1.4 纤维素的催化转化的微波功率选择59
5.1.5 纤维素的催化转化的酸浓度选择59
5.1.6 纤维素与离子液体固液比选择59-60 5.2 实验分析方法60-61
5.2.1 糠醛标准曲线的制作60
5.2.2 动力学研究60-61 5.3 结果与讨论61-66
5.3.1 纤维素转化HMF的催化机理61-62
5.3.2 微波时间对HMF产率的影响62
5.3.3 微波温度对HMF产率的影响62-63
5.3.4 微波功率对HMF产率的影响63-64
5.3.5 混合酸浓度对HMF产率的影响64-65
5.3.6 反应物固液比对HMF产率的影响65-66
5.3.7 动力学研究66 5.4 本章小结66-68结论68-70参考文献70-78攻读硕士学位期间发表的学术论文78-81致谢81
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你可能喜欢纤维素,生物化工的出路?--《精细与专用化学品》2008年23期
纤维素,生物化工的出路?
【摘要】:正生物质的发展动向在液体方面是液体燃料(主要指生物柴油),在化学品方面是替代石油基产品,主要为生物塑料(或称生物高分子)。生物柴油发展到后来,大家把眼光投向了纤维素;生物塑料发展的后来,大家也把目光投向纤维素。现在的纤维集"可再生""绿色"及"不与人抢粮"等各种美誉于一身,大家指望纤维素能够为生物化工的
【作者单位】:
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【分类号】:F426.72【正文快照】:
生物质的发展动向在液体方面是液体燃料(主要指生物柴油),在化学品方面是替代石油基产品,主要为生物塑料(或称生物高分子)。生物柴油发展到后来,大家把眼光投向了纤维素;生物塑料发展的后来,大家也把目光投向纤维素。现在的纤维集“可再生”“绿色”及“不与人抢粮”等各
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