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木质纤维的预处理方法是什么,有哪些事项要注意?
根据木质纤维素的组成和结构,影响纤维素糖化和分解的主要因素是木质素和半纤维素的保护、纤维素的结晶度、聚合度和有效比表面积、内部孔径和分布等。直接糖化、水解或生物转化纤维素相当困难。所以,无论用什么样的工艺来分解利用纤维素,都是先要对木质纤维原料进行预处理,目的是降低纤维素的聚合度和结晶度,破坏木质素和半纤维素的结合层,去除木质素,提高有效比表面积。下面简单介绍一下木质纤维材料的预处理方法。
1.碱处理。碱处理法利用木质素可溶于碱性溶液的特性,用稀NaOH或NH3溶液处理生物质原料,破坏其中的木质素结构,方便酶水解的研究进展。氢氧化钠能使纤维素脱木质素和膨胀。虽然这种处理对改善原料的降解有很好的效果,但是由于氢氧化钠的大量消耗,碱处理过程中损失了部分半纤维素,不适合大规模生产。
2.酸处理。稀酸预处理通常使用0.3% ~ 1.2%的硫酸,温度为110℃~220℃,时间为一定时间。因为木质纤维容易水解成单糖,所以纤维残渣是多孔的或膨胀结构,从而促进酶解效果。虽然用热水处理半纤维素会溶解,但反应速度比在稀酸催化剂存在下要低得多。稀酸脱木素弱酸0.1%时木质素去除率仅为22%,但半纤维溶解率较高。当酸浓度为0.2%时,酶水解率可提高到90%以上,远远好于氨处理,表示木质纤维的有效溶解比去除更有利于纤维素的酶解。
3.氧化剂。氧化法主要是利用过氧化氢进行氧化脱木素,从而破坏天然植物纤维的物理结构。酸碱度是影响反应的重要因素在碱性条件下,它可以在80℃~90℃的低温下反应,但在酸性条件下,为了达到与木质素氧化裂解相同的效果,必须在130℃~160℃下使用H2O2为氧化剂,pH值控制在11.2 ~ 11.8范围内,可以部分去除木质素,降低纤维素结晶度,产生较少毒素抑制酶解过程。
上述所讲解的就是木质纤维的预处理方法及注意事项相关知识,大家一定从中学习到很多,如果后续大家还有相关的知识存有疑虑,我们一定为大家提供解答!