秸秆蒸汽爆破预处理研究文献综述
2020-04-08 04:04
文 献 综 述 目前对纤维乙醇、生物天然气等生物能源的研究正在日趋升温,而除发酵酶以外最为重要的技术环节就是预处理技术。
蒸汽爆破预处理工艺以其低成本、低能耗、无污染的优势正被更多的应用到对生物质的预处理中。
在这一科研领域也不断涌现出新的应用成果。
所谓蒸汽爆破,指植物细胞中的纤维为木素所粘结,与高温、高压蒸汽作用下,纤维素结晶度提高,聚合度下降,半纤维素部分降解,木素软化,横向连结强度下降,甚至软化可塑,当充满压力蒸汽的物料骤然减压时,孔隙中的气剧膨胀,产生”爆破”效果,可部分剥离木素,并将原料撕裂为细小纤维。
蒸汽爆破主要是利用高温高压水蒸汽处理纤维原料,并通过瞬间泄压过程实现原料的组分分离和结构变化。
可以认为,在蒸汽爆破过程中存在以下几方面作用:①类酸性水解作用及热降解作用:蒸汽爆破过程中,高压热蒸汽进入纤维原料中,并渗入纤维内部的空隙。
由于水蒸汽和热的联合作用产生纤维原料的类酸性降解以及热降解,低分子物质溶出,纤维聚合度下降。
②类机械断裂作用:在高压蒸汽释放时,已渗入纤维内部的热蒸汽分子以气流的方式从较封闭的孔隙中高速瞬间释放出来, 纤维内部及周围热蒸汽的高速瞬间流动,使纤维发生一定程度上的机械断裂。
这种断裂不仅表现为纤维素大分子中的键断裂,还原端基增加,纤维素内部氢键的破坏,还表现为无定形区的破坏和部分结晶区的破坏。
③氢键破坏作用:在蒸汽爆破过程中,水蒸汽渗入纤维各孔隙中并与纤维素分子链上的部分羟基形成氢键。
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