目前,在化石能源日益減少,環境污染問題和糧食危機日益嚴重的大背景下,專家們認為,世界能源結構亟待從化石能源為主的模式轉向可再生生物能源為主的模式轉化。
在查閱大量文獻的基礎上,本文針對實驗室自組裝的超臨界反應裝置,制定一套稻稈在超臨界水中糖化的試驗方案,進行一系列實驗,針對實驗現象和結果進行理論分析。首先以稻稈作為原材料,利用化學方法對其進行成分分析,并進行超臨界水糖化實驗研究,通過高效液相色譜分析水溶性部分中還原糖分布和產量,考察了反應壓力、溫度和物料比對產物的影響,由此確定在410℃的反應溫度下,反應壓力為23MPa,液固質量比為80.00:6.00是為本實驗設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溶液對稻稈進行預處理,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,微觀形貌以及結晶情況。繼而對處理后的稻稈進行超臨界水糖化實驗,研究表明:隨著預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先升高后降低的趨勢。經3%NaOH溶液處理的稻桿糖化所得的還原糖濃度較高,達到1.08g/L,糖化率達到2.65%。同時本文還以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量的影響,研究表明:不同的催化劑會促使稻桿糖化的產物分布發生變化,且產量也發生不同規律的變化。
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,葡萄糖濃度達到0.11g/L,糖化率達到0.46%。這一現象表明:H+的增加有效促進纖維素的水解;而NaOH和Na2CO3的加入則使得還原糖濃度呈現先升高后降低的趨勢。在添加CuSO4為催化劑的實驗中,僅產生了少量果糖,未發現葡萄糖的存在,我們認為葡萄糖發生了異構化,生成果糖。
