木质纤维素的作用

2018-07-16 - 木质纤维

木质纤维素在我们的生活中随处可见,但是很多人对于木质纤维素的作用并不是很了解,下面就让小编带大家去了解一下吧。

木质纤维素是天然可再生木材经过化学处理、机械法加工得到的有机絮状纤维物质,无毒、无味、无污染、无放射性。广泛用于混凝土砂浆、石膏制品、木浆海棉、沥青道路等领域,对防止涂层开裂、提高保水性、提高生产的稳定性和施工的合易性、增加强度、增强对表面的附着力等有良好的效果。

木质纤维素的作用
木质纤维素的作用

木质纤维素主要用途 耐水腻子粉、外墙保温浆、矿物砂浆、瓷砖粘结剂、墙面砂浆、PVC 过滤  、耐水腻子粉、外保温砂浆、矿物砂浆、瓷砖粘结剂、浮雕涂料、内外墙涂料  、外保温砂浆、耐水腻子粉、矿物砂浆、 瓷砖粘结剂、浮雕涂料等。

木质纤维素的作用
木质纤维素的作用

木质纤维素原料的预处理 由木质纤维素的组成和结构可以知道,影响纤维素糖化分解的主要因素有木质素和半纤维素的保护作用,纤维素的结晶度、聚合度、有效比表面积、内部孔隙大小及分布等,要直接对纤维素进行糖化水解或生物转化是相当困难的。

木质纤维素的作用
木质纤维素的作用

因此,无论采取何种工艺分解利用纤维素,都必须首先对纤维素原料进行预处理,其目的是降低纤维素的聚合度、结晶度,破坏木质素、半纤维素的结合层,脱去木质素,增加有效比表面积。常用的预处理方法可分为物理法、化学法、物理化学结合法和生物法4大类。 纤维素的糖化是木质纤维素制燃料乙醇的关键,其工艺主要有酸解法和酶解法两种工艺。

木质纤维素的作用

(1)酸水解工艺 *古老的纤维素糖化方法是以酸解为基础的。主要有浓酸水解和稀酸水解两种。稀酸处理的优点在于半纤维素水解得到的糖量大,催化剂成本低,易于中和。但半纤维素水解产物五碳糖易在催化下进一步降解(糠醛)。

木质纤维素的作用

稀酸水解过程为多相水解反应,硫酸浓度一般为0.5%~2%,温度为180~240℃,时间为几分钟到几小时。Brink为天然纤维素转化为葡萄糖提出了一个两步法过程。*步,把半纤维素解聚为木糖和其他糖类。

第二步,把纤维素解聚为葡萄糖。由于酸的浓度低,可以不必进行酸的回收。但葡萄糖的*产率仅占纤维素的55%,并且有较多的解聚产物会阻止酵母发酵生成乙醇。 法国在1856年即开始进行了浓硫酸水解法进行乙醇生产。

浓酸水解过程为单相水解反应,纤维素在浓酸作用下首先溶解,然后在溶液中进行水解反应。浓酸能够迅速溶解纤维素,但并不是发生了水解反应。浓酸处理后成为纤维素糊精,变得易于水解,(纤维素经浓酸溶液生成单糖,由于水分不足,浓酸吸收水分,单糖又生成为多糖,但这时的多糖不同于纤维素,它比纤维素易于水解)但水解在浓酸中进行得很慢,一般是在浓酸处理之后再与酸分离,使用稀酸进行水解。

传统的酸水解流程包括固定水解法、分段水解法和渗滤水解法。

一般采用连续渗滤反应器,固体物料充填其中,酸液连续流过。这样水解所产的糖可连续流出,减少了在床内停留时间,相应也减少了糖的进一步反应。 也有人提出了两步法稀酸水解。首先原材料用0.

5~2.5mol/L的稀硫酸处理,约有50%的半纤维素转化为可溶性的低聚糖或单糖,然后在62.5%~87.5%的液体乙醇中,用2mol/LH2SO4处理,脱除木素。通过以上两步,总纤维素得率>60%。

近年来,人们还研究了助催化剂的作用。即用某些无机盐(如ZnCl2,FeCl3等)来进一步促进酸的催化作用。加电解液NaCl溶液可观察到非均相稀酸水解速率的提高,酸解速率与添加的电解液的浓度成线性关系。

还有人尝试在渗滤反应器酸解过程中添加非水溶剂。如在稀硫酸中使用丙酮,葡萄糖产率为83.4%,不用丙酮,产量为65%。这表明,在适合的糖化条件下,可用丙酮、酸、水混合体系。酸解法已有近一百年的历史,发展至今,仍存在许多问题,如酸回收问题、设备腐蚀、工程造价等,因此有逐渐被生物酶解的方法所代替的趋势。

(2)生物酶水解工艺   随着纤维素酶生产技术日益成熟,成本大幅度降低,酶解法已经开始逐渐取代酸解法。

纤维素酶是一种多组分的复合酶,包括内切型葡聚糖酶(Cx酶、CMC酶、羧甲基纤维酶)、外切型葡聚糖酶(C1酶、微晶纤维素酶)和纤维二糖酶(β–葡萄糖苷酶)等3种主要组分。

纤维素的酶水解机理至今仍未完全研究清楚,但普遍认为在将天然纤维素水解成葡萄糖的过程中,必须依靠3种组分的协同作用才能完成。纤维素大分子首先在C1酶和Cx酶的作用下逐步降解成纤维二糖,而纤维二糖酶则进一步将纤维二糖水解成葡萄糖。

关于C1酶和Cx酶的作用基质虽有几种不同说法,但有两点是一致的:(1)结晶纤维素是在C1酶和Cx酶的共同作用下分解的;(2)C1酶是从纤维素长链非还原性末端,以纤维二糖为单位,切割β–1,4糖苷键的外切酶。

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