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新能源进展 2013年第2期1卷 166-169页

作者：张宇许敬亮袁振宏刘云云何敏超中国科学院广州能源研究所中国科学院可再生能源重点实验室广州510640

分别采用NaOH(0.45 mol/L aq.)、HCl(0.034 mol/L aq.)和高温液态水(LHW)三种方法对甘蔗渣迚行预处理,幵对其组分变化和酶解效果迚行了比较。NaOH预处理方法获得最高的木质素去除率,达91.1%,糖损失率达23.5%;HCl和LHW预处理结果类似,木... 详细信息

分别采用NaOH(0.45 mol/L aq.)、HCl(0.034 mol/L aq.)和高温液态水(LHW)三种方法对甘蔗渣迚行预处理,幵对其组分变化和酶解效果迚行了比较。NaOH预处理方法获得最高的木质素去除率,达91.1%,糖损失率达23.5%;HCl和LHW预处理结果类似,木聚糖溶解率分别为85.2%和79.7%,糖损失率均约为15%,木质素去除率均小于16%。三种方法处理的甘蔗渣经纤维素酶水解后得到总单糖(葡萄糖+木糖)浓度分别为38.7 g/L(NaOH)、16.1 g/L(HCl)和15.6 g/L(LHW)。综合比较预处理和酶水解工艺,NaOH水溶液预处理法的糖回收率最高,其次为HCl水溶液预处理法,LHW预处理法的糖回收率最低。作为描述纤维素酶反应动力学的有力工具,类分形理论的研究表明,各种预处理后底物的不觃则性依次为:HCl>LHW>NaOH,其与酶的有效吸附大小依次为:NaOH>HCl>LHW。

关键词：甘蔗渣预处理纤维素酶类分形动力学生物质能

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低共熔溶剂预处理提高甘草渣酶解效果优化

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化工进展 2022年第3期41卷 1349-1356页

作者：解先利刘云云余强张宇张荣清邱雨心陕西科技大学机电工程学院陕西西安710021 中国科学院广州能源研究所广东广州510640

近年来,低共熔溶剂(deep eutectic solvent,DES)以易制备、成本低、易回收等优势,在生物质预处理方面受到广泛关注。本研究以氯化胆碱为氢键受体,乙醇胺为氢键供体,合成DES,研究了不同温度、时间和固液比预处理条件对中药渣组分和酶解... 详细信息

近年来,低共熔溶剂(deep eutectic solvent,DES)以易制备、成本低、易回收等优势,在生物质预处理方面受到广泛关注。本研究以氯化胆碱为氢键受体,乙醇胺为氢键供体,合成DES,研究了不同温度、时间和固液比预处理条件对中药渣组分和酶解效果的影响。结果表明:固液比1∶20、120℃、预处理4h后原料中木质素去除率达到78.42%,纤维素回收率为83.89%。随后对不同条件下所得底物进行酶水解,反应96h后发现,较优条件下所得底物酶解效率为78.57%,较未处理中药渣(30.40%)提高了1.58倍。类分形动力学分析表明,预处理温度对酶解效果影响最大。SEM、XRD和FTIR检测发现,预处理后底物形貌、结晶指数和官能团变化有利于酶解效果的提高。

关键词：中药渣低共熔溶剂预处理酶水解类分形动力学

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中药渣预处理及乙醇发酵性能研究

中药渣预处理及乙醇发酵性能研究

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作者：解先利陕西科技大学

学位级别：硕士

利用木质纤维素生物质生产燃料乙醇对促进我国低碳能源的发展,实现碳达峰和碳中和目标具有重要意义。燃料乙醇生产过程一般需要经过原材料的预处理、酶水解和微生物发酵等步骤。预处理的主要目的是打破原料的天然致密结构,溶解半纤维素... 详细信息

利用木质纤维素生物质生产燃料乙醇对促进我国低碳能源的发展,实现碳达峰和碳中和目标具有重要意义。燃料乙醇生产过程一般需要经过原材料的预处理、酶水解和微生物发酵等步骤。预处理的主要目的是打破原料的天然致密结构,溶解半纤维素和脱除木质素,增加纤维素酶（或者微生物）和底物之间的可接触性,其对后续酶水解和发酵过程具有重要作用。其次,燃料乙醇的高效生产还依赖于酶水解产生的可发酵糖浓度;降低纤维素酶用量,提高糖浓度和底物转化率对燃料乙醇生产至关重要。本论文以实现中药渣高效转化乙醇为目标,对燃料乙醇关键生产过程进行了研究。以甘草渣为原料,对燃料乙醇生产的三种不同预处理技术、酶水解动力学以及预酶解糖化发酵工艺和整个燃料乙醇转化过程中的物料平衡和成本进行了系统探究,形成基于廉价生物质原料高效、低成本燃料乙醇高效转化技术。主要研究内容及结果如下:（1）以甘草渣为原料,构建了磷酸-过氧化氢（PHP）、氨水-过氧化氢（AHP）和氯化胆碱-乙醇胺（ChCl-M）三种不同的预处理体系。主要考察了不同预处理液浓度、预处理温度、反应时间以及固液比等因素对底物酶水解效果的影响。结果表明:三种预处理体系均能在一定程度上破坏原料天然的致密结构,使其分子内化学键和三维网状结构发生改变,木质素得到不同程度去除。预处理残渣表面结构出现凹凸状、纤维素结晶指数,元素的光子能量等也均存在不同程度的变化。其中,ChCl-M预处理体系的效果最好;当固液比为1:20,120℃,反应时间4h时甘草渣中木质素去除率可达到78.42%,纤维素回收率为83.89%。酶解96 h后发现,较优条件下所得底物酶解效率为78.57%,较未处理甘草渣（30.40%）提高了 1.58倍。（2）基于类分形理论,建立了类分形动力学模型,研究了 PHP、AHP和ChCl-M三种预处理体系中不同预处理方式和酶负载量对底物酶水解效果的影响。结果发现:在高纤维素酶负载量下,三种不同预处理体系中葡聚糖的水解速率常数大小为kgChCl-M＞kgAHP＞kgPHP,木聚糖的水解速率常数为kxChCl＞M＞kxAHp＞kxPHP;酶解速率常数与酶负载量呈正相关,类分形动力学模型拟合值与实验值较接近,且类分形动力学具有较高的预测性。（3）以较优ChCl-M体系预处理后的甘草渣为底物,采用预酶解补料糖化发酵工艺,从初始底物浓度、补料时间和补料量三个方面优化分批补料酶解发酵过程,以期提高糖浓度、乙醇浓度和底物转化效率。结果表明,采用分批补料工艺可以提高底物浓度,是增加糖产量的有效途径。以12%（w/v）底物作为初始浓度时,在酶解6 h、12 h分别补加5%（w/v）底物时,获得的总糖浓度最高为96.68 g/L;底物浓度从12%（w/v）增加到22%（w/v）,经过48 h预酶解葡萄糖浓度最高达到72.62 g/L,木糖浓度为15.90 g/L,经过24 h同步糖化发酵可产生31.96 g/L的乙醇,乙醇转化率为88.77%。（4）在上述研究基础上,最后对ChCl-M较优预处理条件下中药渣转化乙醇过程的物料平衡和成本进行了分析。通过计算发现,原料经预处理、酶水解和发酵转化为乙醇的产出量为19.3 g/100 g原料,原料的生物可降解性达到88.77%;经成本估算,中药渣转化乙醇过程,ChCl-M预处理阶段的费用较高,约占整个生产过程的78.8%。其次是纤维素酶和原料的成本。本论文以甘草渣为原料,研究了木质纤维生物质转化为燃料乙醇的预处理、同步糖化发酵工艺,并通过类分形理论建立了木质纤维素生物质酶水解过程的类分形动力学模型,探索了木质纤维素酶解过程机理,并对整个乙醇转化过程的物料平衡和成本进行了分析。本论文研究可促进燃料乙醇的规模化生产,加速我国能源结构低碳转型发展。

关键词：甘草渣预处理发酵类分形动力学燃料乙醇

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不同染料化合物在颗粒活性炭上的分形吸附规律

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环境化学 2005年第3期24卷 334-337页

作者：王毅力杨君于富玲刘燕解明曙北京林业大学资源与环境学院北京林业大学生物科学与技术学院北京100083

研究了颗粒活性炭对6种染料的吸附特征,结果表明,它们的吸附等温线均符合Frendlich方程;由此计算出颗粒活性炭的表面分形维数均处于2到3之间.不同染料吸附时计算出的分形维数不同,吸附染料过程是在分形表面上发生的反应.吸附动力学过程... 详细信息

研究了颗粒活性炭对6种染料的吸附特征,结果表明,它们的吸附等温线均符合Frendlich方程;由此计算出颗粒活性炭的表面分形维数均处于2到3之间.不同染料吸附时计算出的分形维数不同,吸附染料过程是在分形表面上发生的反应.吸附动力学过程分为快速吸附和慢吸附两个阶段,而且溶液中剩余染料的浓度变化动力学符合方程:Cout∝t-α,表明该过程具有类分形动力学特征;并由指数α计算上述动力学反应的分形维数D.在实验的温度范围内,6种染料的吸附量和速度均随着温度的升高而增加;绿色染料吸附时的类分形动力学参数指数α和分形维数D也随之升高,而其它染料不呈现类似的规律.

关键词：染料化合物颗粒活性炭分形吸附规律吸附量速度类分形动力学

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颗粒活性炭吸附染料的影响因素和分形特征的研究

颗粒活性炭吸附染料的影响因素和分形特征的研究

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作者：于富玲北京林业大学

学位级别：硕士

本文研究了颗粒活性炭吸附染料的特征,测定了6种染料的吸附等温线,并探讨了pH值、离子强度、温度、振荡强度和颗粒活性炭用量等因素对吸附的影响。结果表明,pH值、离子强度、振荡强度和颗粒活性炭用量均是影响吸附的主要因素,温度升高... 详细信息

本文研究了颗粒活性炭吸附染料的特征,测定了6种染料的吸附等温线,并探讨了pH值、离子强度、温度、振荡强度和颗粒活性炭用量等因素对吸附的影响。结果表明,pH值、离子强度、振荡强度和颗粒活性炭用量均是影响吸附的主要因素,温度升高使吸附量增加,并且存在固体浓度效应。它们的吸附等温线均符合Frendlich方程。运用Langmuir分形吸附等温线方程模拟了颗粒活性炭对染料的吸附,得到了较好的效果,并且以染料分子作为码尺计算出颗粒活性炭的表面分形维数Ds为2.5902。对吸附动力学数据的模拟表明,不同温度下6种染料在颗粒活性炭表面的吸附过程符合非线性动力学。吸附速率一般随着温度的升高而增加,反应活化能在0.20～1.75 ***之间。吸附动力学过程分为快速吸附和慢吸附两个阶段,溶液中剩余的染料浓度变化动力学符合方程:C ∝ t,表明该过程具有类分形动力学特征,并由指数α计算颗粒活性炭的表面分形维数Ds。建立了复杂分子吸附反应时指数h与分形子谱维数d、分形介质的表面分形维数Ds的关系式。进一步分析表明,吸附反应的逐时速率系数k与反应时间t呈指数关系;相应的分形子谱维数d<2。随着染料的初始浓度的增加,d也随之增加,而h和k值通常会随之降低。

关键词：颗粒活性炭吸附染料影响因素分形维数类分形动力学

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